El revestimiento conformado es un revestimiento protector y transpirable de película polimérica delgada que se aplica a las placas de circuito impreso (PCB). Los revestimientos conformados se aplican normalmente con un espesor de 25 a 250 μm [1] sobre los circuitos electrónicos para protegerlos contra la humedad y otras condiciones potencialmente dañinas.
Los recubrimientos se pueden aplicar de muchas maneras, como por ejemplo con brocha, pulverización, dosificación y recubrimiento por inmersión . Se pueden utilizar muchos materiales como recubrimientos conformados según las necesidades del fabricante, como acrílico , silicona , uretano y parileno . Muchas empresas de ensamblaje de placas de circuitos recubren los conjuntos con una capa de recubrimiento conformado transparente como alternativa al encapsulado .
Los recubrimientos conformados se utilizan para proteger los componentes electrónicos de la posible exposición ambiental: permiten que escape la humedad, pero protegen de la contaminación. Más recientemente, los recubrimientos conformados se están utilizando para reducir la formación de filamentos [2] y para evitar la fuga de corriente entre componentes ubicados muy cerca.
Los circuitos analógicos de precisión pueden verse afectados si las superficies aislantes se contaminan con sustancias iónicas , como residuos de huellas dactilares, que se vuelven ligeramente conductivas en condiciones de alta humedad. Un revestimiento de material elegido adecuadamente puede reducir los efectos de la tensión mecánica y las vibraciones en el circuito y su capacidad para funcionar en temperaturas extremas.
Por ejemplo, en un proceso de ensamblaje de chip sobre placa, se monta una matriz de silicio en la placa con un proceso de adhesivo o soldadura , y luego se conecta eléctricamente mediante unión por cable , generalmente con un cable de oro o aluminio de 25,4 μm de diámetro . El chip y el cable son delicados, por lo que se encapsulan en una versión del revestimiento conformado llamado blob top . Esto evita que el contacto accidental dañe los cables o el chip. Otro uso del revestimiento conformado [3] es aumentar la clasificación de voltaje de un conjunto de circuitos densos. Un revestimiento de aislamiento puede soportar un voltaje eléctrico más fuerte que el aire, particularmente a grandes altitudes.
A excepción del parileno , la mayoría de los recubrimientos orgánicos son fácilmente penetrados por las moléculas de agua. Un recubrimiento preserva el rendimiento de los componentes electrónicos principalmente al evitar que los contaminantes que pueden ionizarse, como las sales, lleguen a los nodos del circuito y se combinen con el agua para formar una película de electrolito microscópicamente delgada . El recubrimiento es más eficaz si se elimina primero toda la contaminación de la superficie mediante un proceso industrial altamente repetible, como el desengrasado con vapor o el lavado semiacuoso . Los orificios pequeños entrarían en contacto con los nodos del circuito y formarían caminos conductores no deseados.
El material de revestimiento se puede aplicar mediante cepillado, pulverización, inmersión o recubrimiento selectivo mediante robots. Casi todos los revestimientos conformados modernos contienen un tinte fluorescente para facilitar la inspección de la cobertura de vapor. [4]
El recubrimiento con brocha consiste en aplicar el material sobre el tablero y es adecuado para aplicaciones de bajo volumen. El acabado es espeso y tiende a presentar defectos como burbujas. [5]
El recubrimiento por pulverización se puede realizar con un aerosol o una pistola pulverizadora y es adecuado para el procesamiento de volúmenes bajos y medianos. La aplicación del recubrimiento puede verse limitada debido a los efectos 3D. Los requisitos de enmascaramiento tienen una menor penetración. Este método se puede realizar en cabinas de pulverización para una producción a escala media. [5]
Recubrimiento conformado por inmersión
La inmersión es un proceso muy repetible. Si la placa de circuito impreso (PCB) está diseñada adecuadamente, puede ser la técnica de mayor volumen. Sin embargo, el recubrimiento penetra en todas partes, incluso debajo de los dispositivos, por lo que muchos diseños de PCB no son adecuados para la inmersión.
Un problema de cobertura de punta fina, en el que el material se desploma alrededor de los bordes afilados, puede ser un problema, especialmente en una atmósfera de condensación. Este efecto de cobertura de punta se puede solucionar sumergiendo dos veces la PCB o utilizando varias capas finas de pulverización atomizada .
Recubrimiento selectivo por máquina
El recubrimiento selectivo a máquina utiliza una aguja y un aplicador de pulverización atomizada, un pulverizador no atomizado o una tecnología de válvula ultrasónica que puede moverse por encima de la placa de circuito y rociar el material de recubrimiento en áreas seleccionadas. Los caudales y la viscosidad del material se programan en el sistema informático, lo que controla el aplicador para mantener el espesor de recubrimiento deseado. Este método es eficaz para grandes volúmenes, siempre que la PCB esté diseñada para el método. Existen limitaciones en el proceso de recubrimiento selectivo, como los efectos capilares alrededor de los conectores de perfil bajo que succionan el recubrimiento accidentalmente.
La calidad del proceso de recubrimiento por inmersión o por dique y relleno y la tecnología de pulverización no atomizada se pueden mejorar aplicando y liberando un vacío mientras el conjunto está sumergido en la resina líquida. Esto fuerza a la resina líquida a entrar en todas las grietas.
En el caso de los acrílicos estándar a base de solventes, el secado al aire (formación de película) es el proceso normal, excepto cuando la velocidad es esencial. En ese caso, se puede utilizar el curado térmico , utilizando hornos en línea o por lotes con cintas transportadoras y utilizando perfiles de curado típicos. [6]
El curado por UV de recubrimientos conformados se está volviendo importante para usuarios de gran volumen en campos como la automoción y la electrónica de consumo. [7]
Los recubrimientos conformados curables por UV tienen resistencia a los ciclos térmicos.
En el curado por humedad, el revestimiento de resina aplicado reacciona a la humedad de la atmósfera y se polimeriza con la exposición, creando un revestimiento homogeneizado. El proceso de curado puede tardar hasta varios días en completarse. [8]
El material de recubrimiento (después del curado ) debe tener un espesor de 30 a 130 μm (0,0012 a 0,0051 pulgadas) cuando se utiliza resina acrílica, resina epoxi o resina de uretano. Para la resina de silicona, el espesor de recubrimiento recomendado por las normas IPC es de 50 a 210 μm (0,0020 a 0,0083 pulgadas).
Existen varios métodos para medir el espesor del recubrimiento y se dividen en dos categorías: película húmeda y película seca.
Las mediciones de película húmeda se utilizan para revestimientos conformados en los que el espesor de la película seca solo se puede medir de forma destructiva o mediante la aplicación excesiva de revestimiento conformado. Los medidores de película húmeda se aplican al revestimiento conformado húmedo; los dientes indican el espesor del revestimiento.
Una alternativa a la medición de película húmeda es el uso de corrientes de Foucault. El sistema funciona colocando el cabezal de prueba sobre la superficie del revestimiento conformado. La medición proporciona un resultado repetible para la medición del espesor.
Cuando hay agua líquida, se puede formar un pequeño orificio en el revestimiento. Esto se considera un defecto y se puede eliminar con las medidas y la capacitación adecuadas. Estas técnicas "encapsulan" o "adaptan" eficazmente los componentes cubriéndolos por completo. [ cita requerida ]
Tradicionalmente, la inspección de revestimientos conformados se ha realizado de forma manual. Un inspector suele examinar cada PCB bajo una lámpara UV de onda larga y alta intensidad. El inspector comprueba que se cumplan los estándares. Los avances recientes en la inspección óptica automatizada (AOI) de revestimientos conformados han comenzado a utilizar sistemas de inspección automatizada, que pueden basarse en cámaras o escáneres.
Una selección incorrecta puede afectar la confiabilidad a largo plazo de la placa de circuito, además de causar problemas de procesamiento y costos. [9]
Las normas más comunes [ cita requerida ] para el recubrimiento conformado son IPC A-610 [10] e IPC-CC-830. [11] Estas normas enumeran indicaciones de cobertura buena y mala y describen varios mecanismos de falla como la deshumectación .
Otro tipo de revestimiento, llamado parileno , se aplica mediante un proceso de deposición al vacío a temperatura ambiente. Se pueden aplicar revestimientos de película de entre 0,100 y 76 μm en una sola operación. El espesor del revestimiento es uniforme, incluso en superficies irregulares. Los puntos de contacto deseados, como los contactos de la batería o los conectores, deben cubrirse con una máscara hermética para evitar que el parileno los cubra. La aplicación de perileno es un proceso por lotes que no se presta al procesamiento de grandes volúmenes.
Los distintos materiales ofrecen propiedades únicas que los hacen adecuados para diversas aplicaciones. A continuación, se muestra una comparación de las propiedades de diferentes productos químicos de revestimiento conformado.