El revestimiento conformado es un revestimiento protector y transpirable de una fina película polimérica que se aplica a placas de circuito impreso (PCB). Los recubrimientos conformados generalmente se aplican a entre 25 y 250 μm [1] a los circuitos electrónicos y brindan protección contra la humedad y otras condiciones más duras.
Los recubrimientos se pueden aplicar de varias maneras, incluyendo brocha, pulverización, dosificación y recubrimiento por inmersión . Se pueden utilizar varios materiales como recubrimientos conformados, como acrílicos , siliconas , uretanos y parileno . Cada uno tiene sus propias características para diferentes propósitos. Muchas empresas de ensamblaje de placas de circuitos pueden recubrir los ensamblajes con una capa de recubrimiento conformal transparente, que se utiliza como alternativa al encapsulado .
Los recubrimientos conformados se utilizan para proteger los componentes electrónicos de los factores ambientales a los que están expuestos. Más recientemente, se están utilizando recubrimientos conformales para reducir la formación de bigotes [ 2] y también pueden evitar la fuga de corriente entre componentes ubicados muy cerca.
Los recubrimientos conformados permiten que escape la humedad atrapada en las placas electrónicas mientras mantienen la protección contra la contaminación. Estos recubrimientos no son selladores y la exposición prolongada a los vapores provocará transmisión y degradación. Generalmente existen cuatro clases de recubrimientos conformados: acrílico, uretano, silicona y barniz . Todo lo cual permite un espaciamiento más cercano entre conductores .
Los circuitos analógicos de precisión pueden sufrir una degradación de su precisión si las superficies aislantes se contaminan con sustancias iónicas , como residuos de huellas dactilares, que pueden volverse levemente conductoras en presencia de mayor humedad. Un recubrimiento 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 a bordo, se monta una matriz de silicio en la placa con un adhesivo o un proceso de soldadura , luego se conecta eléctricamente mediante unión de cables , generalmente con alambre de oro o aluminio de 0,001 pulgadas de diámetro . El chip y el cable son delicados, por lo que están encapsulados en una versión del recubrimiento conformado llamado blob top . Esto evita que el contacto accidental dañe los cables o el chip. Otro uso del recubrimiento conformado [3] es aumentar la tensión nominal de un conjunto de circuito denso. Un revestimiento aislante puede resistir un campo eléctrico mucho más fuerte que el aire, especialmente a gran altura.
A excepción del parileno , la mayoría de los recubrimientos orgánicos son fácilmente penetrados por las moléculas de agua. Un recubrimiento preserva el rendimiento de la electrónica principalmente evitando que contaminantes ionizables, 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 primero se elimina toda la contaminación de la superficie, mediante un proceso industrial altamente repetible, como el desengrasado con vapor o el lavado semiacuoso . Los poros entrarían en contacto con los nodos del circuito y formarían caminos conductores no deseados.
El material de recubrimiento se puede aplicar mediante brocha, pulverización, inmersión o recubrimiento selectivo mediante robots. Casi todos los recubrimientos conformal modernos contienen un tinte fluorescente para ayudar en la inspección de la cobertura del recubrimiento. [4]
Esto funciona recubriendo el material sobre el tablero y es adecuado para aplicaciones de bajo volumen. El acabado tiende a estar sujeto a muchos defectos como burbujas. [5] El recubrimiento también tiende a ser más grueso. [6]
Este recubrimiento se puede completar con aerosol o cabina de pintura con pistola y es adecuado para procesamiento de volumen bajo y medio. [7] La aplicación del recubrimiento puede verse limitada debido a los efectos 3D. Los requisitos de enmascaramiento tienen menos penetración. Este método se puede realizar en cabinas de pintura para producción a mediana escala. [6]
Cuando se aplican recubrimientos conformados a una PCB, tienen tendencia a hundirse. La primera capa de revestimiento puede dar un borde fino en las esquinas de los componentes.
Inmersión de recubrimiento conformado
Este recubrimiento es un proceso altamente repetible. Si la placa de circuito impreso (PCB) se diseña correctamente, puede ser la técnica de mayor volumen. [7] El revestimiento penetra por todas partes, incluso debajo de los dispositivos. Por lo tanto, muchos PCB no son aptos para inmersión debido a su diseño.
El problema de la fina cobertura de la punta, donde el material se desploma alrededor de los bordes afilados, puede ser un problema, especialmente en una atmósfera de condensación. Este efecto de cobertura de la punta se puede eliminar sumergiendo dos veces la PCB o utilizando varias capas finas de pulverización atomizada.
Recubrimiento selectivo por máquina Funciona mediante el uso de una aguja y un aplicador de aerosol atomizado, un aerosol no atomizado o tecnologías de válvula ultrasónica que pueden moverse sobre la placa de circuito y dispensar/rociar el material de recubrimiento en áreas seleccionadas. Los caudales y la viscosidad del material se programan en el sistema informático que controla el aplicador para mantener el espesor de recubrimiento deseado. [8] Este método es eficaz para grandes volúmenes, siempre que los PCB estén diseñados para el método. Existen limitaciones en el proceso de capa selecta, [9] como efectos capilares alrededor de conectores de bajo perfil que succionan el recubrimiento accidentalmente.
La calidad del proceso de recubrimiento por inmersión o de retención y llenado y la tecnología de pulverización no atomizada se puede mejorar aplicando y luego liberando un vacío mientras el conjunto está sumergido en la resina líquida. Esto fuerza a la resina líquida a entrar en todas las grietas.
Las diferencias en los métodos de aplicación se pueden ver en una presentación comparativa. [10]
Para los acrílicos estándar a base de solventes, el secado al aire (formación de película) es el proceso normal, excepto cuando la velocidad es esencial. Luego se puede utilizar el curado por calor, utilizando hornos discontinuos o en línea con transportadores y utilizando perfiles de curado típicos. [11] [12]
El curado UV de recubrimientos conformados se está volviendo importante para los usuarios de gran volumen en campos como la automoción y la electrónica de consumo. [13]
Los recubrimientos conformados curables por UV tienen resistencia a los ciclos térmicos. [14]
La humedad de la atmósfera cura la resina y forma un polímero. Los tableros se manipulan entre unos minutos y una hora, pero tardan unos días en alcanzar sus propiedades finales. [ cita necesaria ]
El material de revestimiento (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 del recubrimiento recomendado por los estándares 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 son para recubrimientos conformados donde el espesor de la película seca solo se puede medir de forma destructiva o mediante una aplicación excesiva de recubrimiento conformado. Los calibres de película húmeda se aplican al revestimiento conformado húmedo; los dientes indican el espesor del recubrimiento.
Una alternativa a la medición de película húmeda es el uso de corrientes parásitas. El sistema funciona colocando el cabezal de prueba sobre la superficie del recubrimiento conformado. La medición proporciona un resultado repetible para la medición del espesor.
Los cupones de prueba se pueden archivar como un registro físico.
Cuando hay agua líquida presente, es posible que se forme un agujero en el revestimiento. [5] Esto se considera un defecto y puede eliminarse con los pasos y la capacitación adecuados. Estas técnicas efectivamente "encapsulan" o "se ajustan" a los componentes cubriéndolos por completo. [ cita necesaria ]
Tradicionalmente, la inspección del recubrimiento conforme se ha realizado manualmente. Un inspector normalmente examina cada PCB bajo una lámpara UV de onda larga y alta intensidad. El inspector verifica los estándares. Los desarrollos recientes en la inspección óptica automatizada (AOI) de recubrimientos conformes han comenzado a utilizar sistemas de inspección automatizados, que pueden estar basados en cámaras o escáneres.
La selección incorrecta puede afectar la confiabilidad a largo plazo de la placa de circuito y puede causar problemas de procesamiento y costos. [15] [16]
Los estándares [ cita necesaria ] más comunes para el recubrimiento conformado son IPC A-610 [17] e IPC-CC-830. [18] Estos estándares enumeran indicaciones de buena y mala cobertura y describen varios mecanismos de falla, como la deshumectación [19] y la piel de naranja. [20]
Otro tipo de recubrimiento llamado parileno se aplica con un proceso de deposición al vacío a temperatura ambiente. Se pueden aplicar recubrimientos de película de 0,100 a 76 μm en una sola operación. El espesor del recubrimiento es uniforme, incluso en superficies irregulares. Los puntos de contacto deseados, como los contactos o conectores de la batería , deben cubrirse con una máscara hermética para evitar que el parileno cubra los contactos. La aplicación de parileno es un proceso por lotes que no se presta a un procesamiento de gran volumen.