¿Qué son conformal coatings?
Conformal coatings son capas superiores transparentes y flexibles que se adaptan a las complejas geometrías de las placas de circuito impreso. Se aplican sobre las placas para reforzarlas y, de este modo, prolongar la vida útil del producto.
Tipos de materiales para conformal coating
Actualmente existen ocho familias distintas de conformal coatings, como se designa en la Norma IPC-CC-830CEstos incluyen acrílicos, poliuretano, silicona, epoxi, polimerizables UV, parileno, ultrafinos y copolímeros de bloque estirenados. La siguiente tabla resume las ventajas y desventajas de cada tipo de coating.
| Material | Ventajas | Desventajas |
| Acrílico | Facilidad de uso, bajo costo | Poca resistencia a los disolventes |
| Poliuretano | Resistencia a la abrasión | Tiempos de curación prolongados |
| Epoxy | Resistencia química y al rayado | Difícil de usar y modificar. |
| Silicona | Resistencia a altas temperaturas | Poca resistencia a los disolventes |
| Curado UV | Tiempo de curación muy rápido | Costoso, alto costo de capital |
| Parileno | Completamente conforme y uniforme | Caro, difícil de aplicar |
| Ultra delgado | Curado rápido, buena hidrofobicidad | Ofrece menor protección superficial que otros coatings. |
| Copolímero de bloque estirenado | Protección superior contra la humedad | Poca resistencia a los disolventes |
La elección de la tecnología adecuada dependerá principalmente de factores como: ¿Qué certificaciones necesito (si las hay)? ¿Cuáles son las principales preocupaciones ambientales de las que debo protegerme? ¿Y cuáles son mis capacidades de procesamiento? En definitiva, la selección correcta de materiales se reduce a conocer todos sus requisitos. Póngase en contacto con MG Chemicals. soporte técnico Si necesita ayuda (support@mgchemicals.com).
¿Cómo se utilizan los conformal coating?
Conformal coatings se utilizan para ayudar a prolongar la vida útil de las placas de circuito impreso al proporcionar una capa de protección contra elementos ambientales comunes, como la humedad, el polvo, la suciedad y los hongos. Estos coatings tienen excelentes propiedades dieléctricas que ayudan a prevenir flashover, lo que permite colocar las pistas más juntas y, por lo tanto, facilita el diseño de componentes electrónicos más pequeños y potentes.
Normas de conformal coating
Existen dos normas principales para conformal coatings: UL746E e IPC-CC-830. La norma UL746E para conformal coating comprende una serie de pruebas dieléctricas que miden las propiedades de aislamiento del coating tras un estrés ambiental, así como su resistencia a la llama. La norma IPC-CC-830 fue creada por la Instituto de Circuitos Impresos (IPC) para reemplazar la norma MIL-I-46058C, que fue declarada inactiva en 1998. Esta norma prueba la durabilidad del coating frente al choque térmico, el envejecimiento hidrolítico, la saturación de humedad, la resistencia a los hongos y la resistencia a la llama.
En estos dos artículos hemos proporcionado detalles más específicos sobre las normas UL746E e IPC-CC-830.
Comprensión del estándar IPC-CC-830
Comprensión de la norma UL 746E
Defectos y problemas en los conformal coating
Los defectos en conformal coatings son los mismos que se presentan al aplicar cualquier pintura. Al aprender a aplicar conformal coatings, puede optimizar los tiempos de producción y evitar problemas en la línea de pintura. A continuación, se presenta un resumen de los defectos más comunes en los coating y cómo se pueden mitigar.
Deshumidificación – La deshumectación se produce cuando un coating no se extiende (o humedece) sobre partes del sustrato y, posteriormente, inunda las áreas adyacentes. Esto sucede cuando residuos comunes como fundente, grasa, aceite o fluido de corte permanecen en la superficie, impidiendo el flux natural del coating y evitando que se extienda y nivele. La solución es correctamente limpio Lave el sustrato minuciosamente hasta que no queden contaminantes.
Piel de naranja - Como su nombre lo indica, el efecto "piel de naranja" produce una superficie irregular y con relieve que se asemeja a la cáscara de una naranja. Este problema se debe a la técnica de atomizacion, específicamente a una presión demasiado baja, lo que provoca una atomización insuficiente, o al uso de un diluyente incorrecto. Para evitar el efecto "piel de naranja", utilice los ajustes de atomizaciony los diluyentes recomendados en la ficha técnica del producto.
Superficie con burbujas – La “superficie con burbujas” se debe a tres cosas:
- Aplicar el coating con demasiada presión provoca la entrada de aire en el recubrimiento líquido.
- Dejar que la capa se seque demasiado rápido no permite que la película se nivele y se desairee correctamente.
- Aplicar el coating demasiado grueso atrapa los vapores del disolvente.
Para evitar la formación de burbujas en la superficie, evite aplicar capas gruesas; en su lugar, aumente el espesor de la película mediante laminación de capas finas sucesivas. Consulte las fichas técnicas de MG Chemicals para conocer los ajustes de atomizacion recomendados y el tiempo de secado para su manipulación de cada producto de conformal coating.
Ojos de pez – Las manchas en forma de ojos de pez se ven como pequeñas protuberancias circulares con hendiduras en el centro. Generalmente se producen por la contaminación con aceite y residuos en las líneas de los equipos de atomizacion. Para solucionar este problema, basta con instalar un filtro que garantice que solo se utilice aire limpio para pulverizar el coating.
Atomizacion excesiva – La atomizacion excesiva de conformal coating se produce cuando el coating se aplica accidentalmente en la zona equivocada. Esto puede ocurrir cuando la movilidad natural de los fluidos de baja viscosidad permite que se extiendan a zonas inadecuadas (fenómeno conocido como capilaridad), por un error del operario o por una humectación incontrolada de los coatings líquidos en aerosol. La solución: no intente evitar la pulverización excesiva, anticípese a ella y tome medidas preventivas, como el enmascaramiento.
El enmascaramiento consiste en aplicar un material protector, como cinta de pintor o látex despegable, en las zonas donde no se desea aplicar el coating. Una vez aplicado el coating, el enmascaramiento debe retirarse rápidamente, antes de que se seque, para evitar que se desprenda parte del coating curado.
Proceso de conformal coating de circuito impreso
La aplicación de conformal coating requiere varios procesos posteriores para lograr una cobertura adecuada y un acabado estético.
Limpieza de PCB – Para evitar defectos en el coating, como la deshumectación, y lograr una película lisa y homogénea, es fundamental limpiar a fondo los sustratos para eliminar contaminantes no deseados como fundente, grasa y aceite. MG Chemicals cuenta con una amplia gama de productos de limpieza para garantizar que las superficies estén limpias y listas para conformal coating.
Enmascaramiento – Para evitar la atomizacion excesiva del coating, donde este se deposita en áreas no deseadas, es necesario enmascarar las zonas que no se deben cubrir. El enmascaramiento se puede realizar con materiales sencillos como cinta de pintor o con una máscara de soldadura despegable como la MG 862. Es importante retirar la máscara inmediatamente después de la aplicación y antes de que el coating se haya curado, para evitar que se desprenda.
Aplicación de conformal coatings
Se pueden utilizar diversas técnicas de coatings, dependiendo del volumen de piezas a recubrir y de las capacidades de su organización.
Para reparaciones menores y trabajos de bajo volumen, el cepillado es una técnica ideal, ya que no requiere preparación. Es muy precisa y no exige experiencia. La inmersión también es ideal para trabajos de bajo volumen, ya que permite una penetración fiable del coating bajo los componentes y, en general, un procesamiento rápido. Sin embargo, puede requerir un enmascaramiento intensivo y resultar algo engorroso.
Para proyectos de gran volumen, la técnica de atomizacion cobra importancia y resulta ideal cuando se requiere una rápida ejecución, una mayor cobertura de los bordes y una mejor uniformidad de la película.
La atomizacion se puede realizar utilizando una pistola pulverizadora neumática simple en una cabina de extracción de humos específica. Sin embargo, esta técnica requiere cierta experiencia y puede requerir enmascaramiento. El proceso de pulverización se puede optimizar utilizando equipos automatizados del tipo fabricado por PVA, Nordson Asymtek y Sistemas de coating especiales. Estos sistemas proporcionan velocidad y precisión para maximizar la productividad y minimizar las repeticiones de trabajo.
Curar - Existen tres tipos de conformal coatings clasificados según sus mecanismos de curado: termoplásticos, termoestables y curables por UV. Los materiales termoplásticos incluyen acrílicos y coatings híbridos de silicona/acrílico. Se curan mediante secado físico, ya que el disolvente simplemente se evapora, dejando la película de coating. Estos coatings pueden curarse tanto en condiciones ambientales como mediante calor. Los termoplásticos son materiales que experimentan una reacción química como parte de su mecanismo de curado. Al igual que los termoplásticos, generalmente pueden curarse en condiciones ambientales. Sin embargo, para lograr propiedades óptimas y un curado completo, estos coatings requieren temperaturas elevadas. Los materiales curables por UV son acrilatos y metacrilatos que se curan al exponerse a ciertas longitudes de onda de luz ultravioleta.
Control de calidad - La principal consideración al inspeccionar conformal coatings es la cobertura. Esto se puede hacer de forma rápida y sencilla con una lámpara de luz negra. Simplemente coloque la placa recubierta bajo la lámpara y observe si hay zonas que emitan fluorescencia azul.
Medición del espesor del conformal coating
Los espesores típicos de película seca de los conformal coatings oscilan entre 1 y 5 mils (25.4 y 127 μm) y pueden verificarse utilizando las siguientes técnicas:
Micrómetro – Un método sencillo y no destructivo consiste en medir puntos a lo largo del sustrato sin coating con micrómetros calibrados y luego volver a medir esos puntos; la diferencia resultante será el espesor del coating.
Positector – Una técnica menos engorrosa y no destructiva emplea un medidor digital de espesor de coating que mide los cambios en los campos magnéticos o eléctricos para determinar el espesor de la película. Si bien esta técnica es mucho más rápida y sencilla, su uso se limita a sustratos conductores y, por lo tanto, no puede medir el espesor del coating sobre máscara de soldadura u otros componentes aislantes.
Análisis de microsecciones – La herramienta no destructiva más sencilla para medir el espesor de un coating es un medidor de película húmeda con lámpara negra. Sin embargo, este método solo se puede aplicar a sistemas con alto contenido de sólidos, como los coatings UV. Finalmente, para obtener mediciones de espesor de coating de alta precisión, se puede utilizar el análisis de sección transversal, en el que se corta una sección del sustrato recubierto y se monta en un molde de plástico. La sección transversal se pule y se analiza con un microscopio potente para medir el espesor del coating en diferentes puntos. Si bien esta técnica proporciona las mediciones más precisas, requiere mucho tiempo y equipos costosos, además de destruir la muestra.
Retrabajo / Reparación – En ocasiones, se requieren reparaciones para retocar áreas donde el coating se ha dañado, desprendido o eliminado del sustrato. Esto suele ocurrir en áreas muy pequeñas que requieren una aplicación precisa. Por lo tanto, estas reparaciones generalmente se realizan con brocha para localizar y confinar el coating reaplicado a un área reducida.
Comparación de conformal coating
Consideraciones
Elegir conformal coating adecuado depende de sus necesidades de material. – es decir, qué certificaciones (IPC or UL¿Qué se requiere?, qué condiciones ambientales debe soportar el coating y cuáles son sus capacidades de procesamiento. Por lo tanto, los conformal coating no deben clasificarse de mejor a peor, sino según su mejor adecuación. Por ejemplo, una placa de circuito impreso para interiores no requiere la protección extrema que ofrece un epoxi, solo un simple conformal coating acrílico que proteja contra el polvo y las sobretensiones eléctricas. Por el contrario, una PCB montada
El compartimento del motor de un automóvil requiere la protección reforzada de materiales epoxi o de curado UV, capaces de soportar vapores de combustible, sales de carretera y golpes frecuentes. Al elegir un sistema de coating, cada tecnología de conformal coating debe evaluarse considerando tanto sus ventajas como sus desventajas, en función de sus necesidades específicas.
Acrílicos – acrílicos Son materiales excelentes para entornos moderados donde las principales preocupaciones son la exposición intermitente a la humedad, la niebla salina, el polvo y los hongos. Sus ventajas son su bajo costo, facilidad de uso y reelaboración. Su desventaja es su escasa resistencia química.
Poliuretano – poliuretanos Ofrecen toda la protección de los acrílicos, además de cierta resistencia a los disolventes químicos, presentan una excelente resistencia a la abrasión y mantienen una fuerte adhesión a bajas temperaturas. Su desventaja radica en su tiempo de curado relativamente prolongado, lo que los hace menos idóneos para aplicaciones de gran volumen.
epoxi – Las resinas epoxi ofrecen una protección superior en comparación con el acrílico, el poliuretano y la silicona. Protegen contra contaminantes comunes como la humedad, así como contra productos químicos agresivos y la abrasión, y ayudan a asegurar las uniones soldadas contra impactos. Su aplicación puede ser relativamente laboriosa y requiere un tiempo de curado prolongado, por lo que su uso generalmente se limita a aplicaciones que requieren una mayor protección.
Silicona – siliconas Se valoran principalmente por su alta resistencia a la temperatura y su suavidad. En comparación con la mayoría de los demás tipos de conformal coating, las siliconas tienen un módulo excepcionalmente bajo, lo que las hace ideales para recubrir dispositivos de montaje superficial delicados o para aplicaciones que implican ciclos térmicos severos. Los coatings de silicona no se utilizan cuando se requiere protección contra aceites y otros disolventes, y en ocasiones pueden resultar prohibitivos en comparación con otros productos.
Curado UV – Materiales de curado UV Ofrecen velocidades de curado inigualables. Otros materiales químicos tardan horas en curarse, pero los materiales UV se curan en segundos, lo que garantiza una alta productividad y los hace ideales para proyectos de gran volumen. Sin embargo, para aprovechar al máximo sus beneficios, se requiere una inversión considerable, que incluye equipos de atomizacion automatizados, radiómetros y lámparas de curado/sistemas de transporte. Por lo tanto, antes de optar por la tecnología UV, es fundamental realizar un análisis exhaustivo de costo-beneficio.
Parileno – El parileno se distingue de cualquier otra tecnología de conformal coating en que es un polvo que se aplica a las PCB mediante un proceso conocido como deposición de vapor químicoEste proceso es extremadamente laborioso y requiere equipos altamente especializados. Sin embargo, el coating curado ofrece un aislamiento eléctrico, una cobertura total y una resistencia a la temperatura inigualables. El parileno se utiliza exclusivamente cuando se requiere una película completamente homogénea.
