Hasta ahora, los productos electrónicos utilizados en las industrias automotriz, militar, aeroespacial y naval, o que deben funcionar en entornos de alta temperatura y alta humedad, pueden sufrir fallos de PCB (placa de circuito impreso) debido al entorno químico, la vibración, la alta temperatura y la alta humedad, la alternancia entre frío y calor y la niebla salina, junto con los electrodomésticos, incluidos el aire acondicionado y la lavadora, etc. Además, la placa PCB y los componentes de la PCB pueden sufrir defectos como erosión, ablandamiento, deformación y formación de moho. Por lo tanto, se debe rociar un recubrimiento conformado sobre la superficie de la placa de circuito para que los productos electrónicos sean más capaces de resistir la erosión ambiental y prolongar su vida útil. La amplia gama de productos electrónicos da lugar a una gran cantidad de clasificaciones de recubrimientos para PCB cada vez más demandados por las industrias. Como resultado, se ha convertido en una de las principales preocupaciones de los ingenieros seleccionar un tipo de recubrimiento conformado con funciones de protección estables. Este artículo se centra en las clasificaciones y propiedades del recubrimiento para PCB y proporciona pautas pragmáticas con base en las cuales se puede elegir el recubrimiento conformado óptimo.
Clasificaciones y propiedades del recubrimiento de PCB
• Definición y funciones
El objetivo esencial de aplicar un recubrimiento para PCB es evitar que se produzca erosión en las placas de circuito o en los componentes de PCB. Como un tipo de recubrimiento especial rociado sobre la superficie de la placa de circuito, el recubrimiento para PCB se encarga principalmente de impedir la formación de moho, la humedad y la niebla salina, además de ofrecer otras funciones como resistencia a la vibración, aislamiento y reducción del tamaño en el diseño de la placa de circuito.
Aplicado sobre la superficie de la placa de circuito impreso y de los componentes de PCB junto con otros dispositivos, el recubrimiento de PCB aísla los circuitos del entorno adverso para que las PCBs ensambladas no sufran la influencia de dicho entorno y, en última instancia, protege los circuitos de la erosión ambiental que podría provocar fallos de circuito o fugas eléctricas y prolonga la vida útil de los productos electrónicos. En la práctica, las placas de PCB siempre sufren la erosión causada por entornos y condiciones de funcionamiento desfavorables, como ambientes químicos, vibraciones, alto contenido de polvo, niebla salina, humedad y altas temperaturas, etc., que provocarán numerosos defectos en los circuitos, tales como fallos por circuito abierto, fallos por erosión, fallos por electromigración, fallos de aislamiento y fallos de componentes, entre otros. El spray de recubrimiento para PCB es capaz de aislar eficazmente las placas de PCB y los componentes de PCB de su entorno de funcionamiento, con lo que se mejora el índice de seguridad y se garantiza la vida útil. Además, el recubrimiento de PCB es en sí mismo aislante, lo que puede impedir que se produzcan fugas eléctricas. En consecuencia, el recubrimiento de PCB permite que los productos electrónicos presenten mayor potencia y un menor espaciado en la PCB, lo que es compatible con los crecientes requisitos de miniaturización de los componentes.
• Clasificación y propiedades
Según los diferentes elementos químicos que contribuyen al material de recubrimiento de PCB, este se clasifica principalmente en cinco tipos: resina acrílica, resina epoxi, silicona orgánica, poliuretano (PU) y recubrimiento de parileno. Según los diferentes tipos de disolventes o métodos de curado, se clasifica principalmente en tres tipos: recubrimiento a base de disolvente, recubrimiento acuoso y recubrimiento de curado por luz UV.
a. Recubrimiento de PCB compuesto por resina acrílica en disolvente
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Ventajas
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Desventajas
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1). Su tecnología de curado es relativamente sencilla. Además, no reacciona con el aire y su proceso de curado depende de la volatilización del disolvente;
2). Excelente capacidad de resistencia a la humedad y ajuste flexible de la viscosidad;
3). Retrabajo fácil;
4). Costo relativamente bajo. |
Sin embargo, el recubrimiento protector es demasiado delgado después del curado y su método de curado determina un alto contenido de disolvente volátil, por lo que su entorno de operación debe contar con un sistema de ventilación de buen rendimiento. Además, no se desempeña tan bien en cuanto al mantenimiento de la viscosidad y la recuperación de la viscosidad se produce a altas temperaturas y alta humedad. |
En conclusión, este tipo de recubrimiento de PCB es aplicable a productos electrónicos ordinarios.
b. Recubrimiento de PCB compuesto por resina epoxi
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Ventajas
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Desventajas
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1). Resistencia a la humedad, a la niebla salina y a los productos químicos;
2). Soporta una temperatura alta de hasta 150°C;
3). Resistencia a la abrasión;
4). Presenta propiedades dieléctricas. |
Las placas PCB con recubrimiento compuesto por resina epoxi aplicada por pulverización no pueden someterse a retrabajo a menos que la película de epoxi se retire mediante métodos físicos, lo que posiblemente cause daños a los componentes de la PCB. Además, la posible alta tensión interna también puede causar daños a los dispositivos frágiles y deben tomarse medidas de protección antes de la aplicación del recubrimiento de la PCB. Este tipo de recubrimiento para PCB se caracteriza por un contenido de desprendimiento relativamente alto y una proporción bicomponente complicada con bajo mantenimiento de la viscosidad. También presenta un mal rendimiento a baja temperatura y una alta contracción durante el curado. |
En conclusión, el recubrimiento de PCB compuesto por resina epoxi se aplica rara vez.
c. Recubrimiento de PCB compuesto por silicona orgánica
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Ventajas
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Desventajas
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1). Alta flexibilidad;
2). Amplio rango de temperatura de funcionamiento de hasta 200°C y con excelente resistencia a la humedad y a los rayos ultravioleta;
3). Accesible para reparar;
4). Presenta un aislamiento evidente, una energía superficial relativamente baja y una buena humectabilidad con el material del sustrato. |
Se caracteriza por una baja intensidad mecánica y una débil adhesión al material del sustrato. Peor aún, no puede resistir el raspado. |
En conclusión, este tipo de recubrimiento de PCB funciona de manera óptima para los componentes con alta generación de calor, como las PCBs de alta frecuencia que contienen muchas resistencias de alta potencia utilizadas en los sectores aeroespacial, naval, militar y en sistemas de control de radar.
d. Recubrimiento de PCB compuesto de poliuretano
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Ventajas
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Desventajas
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1). Excelente resistencia a los ácidos y a los álcalis;
2). Alta resistencia a la humedad. |
Pasa por un proceso completo de curado durante mucho tiempo y tiende a volverse amarillo a altas temperaturas debido a su alto contenido de COV. Además, tiende a hacer que los tornillos galvanizados se erosionen. |
En conclusión, este tipo de recubrimiento de PCB presenta una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la automoción, el control industrial, los instrumentos electrónicos, la energía y las telecomunicaciones.
e. Recubrimiento de parileno
El recubrimiento de parileno divide el polímero al vacío y es un recubrimiento de deposición uniforme sobre la superficie del producto. Puede aplicarse como un recubrimiento protector especial en la industria electrónica.
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Ventajas
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Desventajas
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1). Grosor uniforme;
2). Excelente resistencia a los ácidos y a la erosión; |
El alto costo es la principal desventaja del recubrimiento de parileno. |
En conclusión, el recubrimiento de parileno se aplica ampliamente en la industria aeroespacial, el caucho de silicona, los materiales magnéticos, la microelectrónica, los sensores, etc. Hasta ahora, el recubrimiento de parileno es el recubrimiento protector más eficaz para componentes de alta frecuencia, dispositivos de alta densidad y dispositivos de alto aislamiento.
f. Recubrimiento de curado UV
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Ventajas
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Desventajas
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1). Respetuoso con el medio ambiente;
2). Alta seguridad;
3). Alta estabilidad;
4). Excelente resistencia a la humedad y a la erosión;
5). Alta eficiencia de curado;
6). Accesible para retrabajo. |
Tiende a generarse un área ciega si se aplica una imagen de luz UV insuficiente. |
Selección de recubrimiento de PCB
• Principios de selección
Debido a las diferentes propiedades fisicoquímicas y de procesamiento, se debe seleccionar el recubrimiento de PCB óptimo según una consideración integral que incluya el entorno de operación específico, los requisitos de rendimiento eléctrico y el diseño de la PCB.
El recubrimiento óptimo de PCB debe cumplir las siguientes exigencias:
a. Es mejor que sea un solo componente y fácil de operar;
b. Debe presentar baja viscosidad y ser fácil de pulverizar;
c. Debe tener una larga vida útil;
d. Debe curar a alta velocidad sin generar subproductos;
e. Debe presentar una excelente flexibilidad;
f. Debe presentar un amplio rango de temperatura de funcionamiento;
g. Debe ser capaz de proteger las placas PCB de temperaturas extremadamente altas/bajas y de impactos mecánicos;
h. Debe presentar baja toxicidad y bajo costo;
i. Debe ser reprocesable.
• Método de verificación
El recubrimiento de PCB debe seleccionarse en función de los requisitos de certificación, como RoHS, UL, etc., y debe elegirse un recubrimiento de PCB con baja viscosidad, características ecológicas y propiedades no tóxicas. Una vez que se determine un tipo de recubrimiento de PCB, su validez debe verificarse de acuerdo conTécnicas de los fabricantes de PCB.
• Verificación de la técnica
El objetivo de la verificación de la técnica es comprobar si este tipo de recubrimiento de PCB es aplicable a la técnica y a los productos actuales.
En primer lugar, se puede aplicar pulverización manual o automática para rociar el recubrimiento de PCB sobre los productos. Una vez curado, se debe observar el recubrimiento para comprobar si es plano, uniforme, transparente o semitransparente y sin viscosidad. Además, se debe observar si se pueden ver burbujas, poros, grietas, etc.
En segundo lugar, debe tenerse en cuenta la retrabajabilidad del recubrimiento de PCB y el recubrimiento de PCB curado debe poder despegarse fácilmente. Para verificar la propiedad en este aspecto, se puede recurrir a métodos físicos como plancha eléctrica, métodos mecánicos o métodos químicos. Por lo general, el dispersante es proporcionado por los fabricantes de recubrimientos y este método químico se utiliza para verificar la capacidad de desprendimiento del recubrimiento de PCB sin dañar los dispositivos.
En tercer lugar, se debe verificar el rendimiento de protección. El objetivo esencial del recubrimiento de PCB es proporcionar protección a los productos electrónicos, por lo que se deben verificar sus propiedades protectoras. Deben realizarse pruebas de resistencia a la presión dieléctrica, pruebas de resistencia de aislamiento en ambientes húmedos, pruebas de impacto térmico y pruebas de estabilidad hidrolítica para comprobar las propiedades del recubrimiento de PCB.
Rociado sobre la superficie de las placas PCB y sus componentes, el recubrimiento para PCB es capaz de aislar eficazmente las placas de circuito y proteger los circuitos de la erosión y los daños derivados de un entorno adverso, de modo que se pueda prolongar la vida útil de los productos electrónicos y se garantice su seguridad y fiabilidad. Durante la fase de selección del recubrimiento para PCB, además de la verificación de las propiedades del recubrimiento, debe comprobarse para asegurarse de que sea aplicable a los productos, la tecnología y el equipo de los clientes.
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