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La Guía Definitiva Para Conformal Coating

Históricamente, las únicas placas de circuito que pasaban por un proceso de conformal coating eran para aplicaciones de usadas para misiones críticas, como la aeroespacial. La tendencia hacia una mayor y mayor miniaturización electrónica y dispositivos electrónicos portátiles (PCB + electricidad + transpiración = problemas) ha llevado a una mayor demanda de la protección y confiabilidad que ofrece el conformal coating.

El conformal coating es un producto que en encarga de formar una película polimérica especialmente diseñada para proteger las placas de circuitos, los componentes, y otros dispositivos electrónicos de condiciones ambientales dañinas como humedad, choque térmico, estática, vibración y contaminación. Estos recubrimientos "se ajustan" al paisaje irregular de la PCB proporcionando una mayor resistencia dieléctrica, integridad operativa y confiabilidad.

¿De qué está hecho el conformal coating?

Los Conformal coatings generalmente están hechos de una resina polimérica, en otros casos cuando es necesario, se diluyen en uno o más disolventes para permitir que el material se distribuya y fluya correctamente sobre las diferentes superficies.

El mejor tipo de resina a elegir depende de la protección requerida para el dispositivo electrónico y el entorno particular en el que se ubicará. La forma en que se aplicará, el revestimiento y la facilidad de reparación y reelaboración también son factores importantes.

Conformal Coatings típicos

Los conformal coatings “típicos” son sistemas de una parte que tienen una base de resina y pueden diluirse con solvente o con agua (en casos raros). Estos recubrimientos son semipermeables, por lo que no impermeabilizan completamente ni sellan los componentes electrónicos recubiertos. Protegen de la exposición ambiental, mejorando la durabilidad de los dispositivos electrónicos, sin dejar de ser prácticos de aplicar y reparar.

Los conformal coatings se clasifican por su base de resina:

  • Resica acrílica (AR) – Resina acrílica (AR): los recubrimientos AR son relativamente económicos, brindan una buena protección general y son fáciles de aplicar y reparar. Tienen alta rigidez dieléctrica y una buena resistencia a la humedad y la abrasión. Los recubrimientos acrílicos se eliminan fácil y rápidamente mediante una variedad de disolventes, a menudo sin necesidad de agitarlos. Esto hace que el retrabajo e incluso la reparación en el campo sean prácticos y económicos. Los recubrimientos acrílicos no son eficaces para proteger contra disolventes y vapores de disolventes, como los vapores de combustible de aviación comunes en aplicaciones aeroespaciales.
    Konform AR Acrylic Conformal Coating es fácil de usar, ofrece excelentes propiedades protectoras y cuenta con la certificación IPC-CC-830B y UL.
  • Resina de silicona (SR) – el revestimiento de silicona proporciona una excelente protección en un rango de temperatura muy amplio. SR proporciona buena resistencia química, a la humedad y al rocío de sal, y es muy flexible. El revestimiento conformado de silicona no es resistente a la abrasión debido a su naturaleza gomosa, pero esa propiedad lo hace resistente a las tensiones vibratorias. Los recubrimientos de silicona se utilizan comúnmente en entornos de alta humedad, como la señalización exterior. La remoción puede ser un desafío, ya que requiere solventes especializados, un tiempo de remojo prolongado y agitación como con un cepillo o un baño ultrasónico.

    Chemtronics ofrece el Konform SR Silicone Coating, que proporciona una gran protección y flexibilidad. Se basa en resina Dow 1-2577 y tiene certificación IPC-CC-830B y UL. Konform SR-X es un nuevo revestimiento de silicona más duro, más claro y con un excelente rendimiento en pruebas de niebla salina. Konform LED es un revestimiento conformado de silicona que es ópticamente transparente, por lo que se puede aplicar directamente sobre LED sin causar una reducción de la intensidad de la luz o cambio de color.
  • Urethane (Polyurethane) Resin (UR) – Los conformal coatings de uretano son conocidos por su excelente resistencia a la humedad y a los productos químicos. También son muy resistentes a la abrasión, debido a esto y a su resistencia a los disolventes, son muy difíciles de eliminar. Al igual que la silicona, la eliminación completa generalmente requiere disolventes especializados, un tiempo de remojo prolongado y agitación o el uso de cepillo o un baño ultrasónico. Los conformal coatings de uretano se especifican comúnmente para aplicaciones aeroespaciales donde la exposición a los vapores de combustible es una preocupación común. Chemtronics no ofrece ningún recubrimiento de uretano.

¿Es necesario el Conformal Coating?

El hecho de que se requiera o no revestimiento depende del entorno en el que se utilizará la electrónica, la sensibilidad de la electrónica y la durabilidad requerida. Los dispositivos de misión crítica, IPC clase 3 tienen más probabilidades de estar recubiertos debido a su naturaleza crítica. Las necesidades actuales exigen una mayor cantidad de equipos electrónicos portátiles más pequeños que a su vez necesitan una gran protección para un mejor rendimiento y confiabilidad, esta protección es proporcionada por el revestimiento de conformación.

Is Conformal Coating Waterproof?

Typically, conformal coatings are not waterproof. These coatings are semi-permeable, so do not fully water-proof or seal the coated electronics. They protect from environmental exposure, improving the durability of the electronic device, while still being practical to apply and repair. The exception to this are parylene coatings, 2-part epoxy coatings, and potting compounds. Parylene coatings, epoxy coatings, and potting compounds are not offered by Chemtronics, so are outside of the scope of this article.

¿Como debes aplicar el Conformal Coating?

Se deben considerar los siguientes factores al desarrollar un proceso de aplicación de conformal coating:

  • Requisitos de rendimiento de producción – el trabajo de preparación necesario y la velocidad del proceso de recubrimiento pueden impulsar el método de producción.
  • Requisitos del diseño de la placa &ndash muchos conectores, componentes sensibles a los solventes y otras variables pueden afectar el proceso.
  • Requisitos del equipo – si un recubrimiento solo se requiere esporádicamente, es posible que el equipo especializado y costoso no sea práctico.
  • Procesamiento pre recubrimiento– p. Ej. enmascarar o encintar antes de recubrir.
  • Requisitos de calidad – la electrónica de misión crítica que requiere un alto grado de confiabilidad requerirá métodos de aplicación más automatizados y repetibles.Métodos de aplicación comunes para revestimientos conformados.

Métodos de aplicación comunes para conformal coatings:

  • Pulverización manual - para una producción de bajo volumen cuando no se dispone de equipo de capital, se puede aplicar un revestimiento de conformación mediante una lata de aerosol o una pistola pulverizadora manual. Esto puede llevar mucho tiempo y es posible que deba enmascararse. También depende del operador, por lo que las variaciones son comunes de una placa a otra.
  • Pulverización automatizada - los sistemas de pulverización programados pueden mover los PCB en un transportador debajo de un cabezal de pulverización alternativo.
  • Revestimiento selectivo – un sistema de rociado automático puede ser programable, con una boquilla rociadora robótica que aplica el revestimiento de conformación a áreas específicas de la PCB. Esto es popular para ensamblajes de alto volumen porque elimina el laborioso proceso de enmascaramiento.
    Conformal Coating Figure
    Sistema de pulverización selectiva (foto cortesía de PVA)
  • Inmersión – este es un método de conformal coating popular para ensamblajes de gran volumen. Normalmente es necesario enmascarar antes de recubrir los PCB. La inmersión solo es práctica cuando se recubre ambos lados del tablero. La velocidad de inmersión, la velocidad de extracción, el tiempo de inmersión y la viscosidad determinan la formación de película resultante.
    Conformal Coating Figure
    Proceso de inmersión
  • Cepillado - el cepillado se utiliza principalmente para reparaciones y retrabajos. El revestimiento de conformación se aplica con brocha en áreas específicas de la placa, no generalmente en toda la PCB. Es un método de bajo costo pero intensivo en mano de obra y muy variable, por lo que se adapta mejor en pequeñas trazas de producción.

¿Que tan grueso debo aplicar el Conformal Coating?

Los conformal coatings generalmente se aplican muy finamente, lo que brinda la mejor protección posible, pero minimiza el atrapamiento de calor, el exceso de peso y otros problemas. Normalmente, el revestimiento de conformación se aplica entre 1 y 5 milésimas de pulgada (25 a 127 micrones).

Hay tres formas principals para medir el espesor de un conformal coating:

  • Medidor de espesor cuando la película esta húmeda - el espesor de la película húmeda se puede medir directamente mediante el uso de medidores que utilizan una serie de muescas y dientes, y cada diente tiene una longitud calibrada. El medidor se coloca directamente en la película húmeda y se toma una medida, luego se multiplica por el porcentaje de sólidos del recubrimiento para aproximar el espesor del recubrimiento seco.
    Conformal Coating Figure
    Medidor de espesor de película húmeda
  • Micrometro - se toman medidas en la PCB en varios lugares antes y después del recubrimiento. El espesor del revestimiento curado se resta de las medidas sin revestir y se divide por 2, proporcionando el espesor en un lado del tablero. A continuación, se calcula la desviación estándar de las mediciones para determinar la uniformidad del revestimiento. Este tipo de medición es más precisa en recubrimientos duros que no se deforman bajo presión.
  • Sondas de corriente de Foucault &ndash una sonda de prueba se utiliza para medir directamente el grosor de un revestimiento creando un campo electromagnético oscilante. Las mediciones de espesor son no destructivas y muy precisas, pero pueden estar limitadas dependiendo de la disponibilidad de una placa posterior de metal o de metal debajo del revestimiento, y el área de contacto abierta disponible en la muestra de prueba. Sin metal debajo del área de prueba, no se realizarán mediciones. Si la sonda no se asienta plana en el área de prueba (es decir, una PCB muy poblada), las lecturas serán inexactas.
  • Medidor de espesor ultrasónico – Medidor de espesor ultrasónico: mide el espesor del revestimiento mediante ondas ultrasónicas, por lo que no necesita una placa posterior de metal como las sondas de corrientes inducidas. El grosor se calcula a partir del tiempo que tardan las ondas de sonido en viajar desde el transductor, a través del revestimiento, rebotar en la superficie de la placa y volver. Se necesita un medio conductor, como propilenglicol o agua, para proporcionar un buen contacto con la superficie. Esto generalmente se considera una prueba no destructiva a menos que exista una preocupación con el medio conductor que afecta el recubrimiento.
    Conformal Coating Figure
    Medidor de espesor ultrasónico

¿Cuánto tarda en secarse el Conformal Coating?

Conformal coating puede curar entre segundos y días, según el tipo de resina, el método de curado y el grosor del revestimiento. Hay varios tipos de mecanismos de curado disponibles, según el tipo de resina elegida::

  • Mecanismo de curado por evaporación - el vehículo líquido se evapora y lo que queda es la resina de recubrimiento. Este método de curado generalmente se combina con otro mecanismo como el curado por humedad. Los PCB generalmente se pueden manipular en una hora, pero tardarán días en curarse por completo, cuando el recubrimiento haya alcanzado sus propiedades finales.
  • Curado por humedad - se encuentra principalmente en silicona y algunos sistemas de uretano. La resina de revestimiento reacciona con la humedad ambiental para formar el revestimiento de polímero. El curado por humedad a menudo se combina con el curado por evaporación. A medida que los solventes portadores se evaporan, la humedad reacciona con la resina para iniciar el curado final. Por lo general, los PCB se pueden manipular en minutos o en una hora, pero tardarán días en curarse por completo, cuando el recubrimiento haya alcanzado sus propiedades finales.
  • Curado por calor - los mecanismos de curado por calor se pueden usar con sistemas de uno o varios componentes, como un mecanismo de curado secundario para curado por UV, curado por humedad o curado por evaporación. La adición de calor hará que el sistema se polimerice o acelere el curado del sistema. Esto ayuda cuando un mecanismo de curado es insuficiente para obtener las propiedades de curado requeridas o esperadas.
  • Curado por rayos UV - los recubrimientos que se curan con luz ultravioleta ofrecen rendimientos de producción muy rápidos. Son sistemas 100% sólidos sin solventes portadores. El curado UV se realiza en la línea del sitio, por lo que se necesita un mecanismo de curado secundario debajo de los componentes y en las áreas de sombra. El tiempo de curado es casi instantáneo cuando se expone a los rayos UV, pero en áreas sombreadas puede llevar días para curar por completo.

¿Cómo se elimina el Conformal Coating?

Es posible que deba quitar un revestimiento de conformación de la PCB para reemplazar los componentes dañados u otros tipos de reelaboración. Los métodos básicos citados por IPC son:

  • Eliminación de solventes – si bien la mayoría de los conformal coatings se pueden disolver en solvente, debe asegurarse de que el solvente no dañe las piezas o componentes. El acrílico es el recubrimiento más rápido y fácil de quitar con solvente. Los recubrimientos de silicona y uretano tomarán más tiempo de remojo y probablemente requieran un cepillado para eliminar completamente el recubrimiento. Chemtronics ofrece Electro-Wash Two Step, which when heated, quickly removes acrylic, silicone and urethane coatings . CircuitWorks Conformal Coating Remover Pen está disponible para disolver áreas pequeñas de revestimiento.
  • Pelado – Algunos conformal coatings se pueden despegar de la placa de circuito. Esto es principalmente una característica de algunos recubrimientos conformados de silicona y algunos recubrimientos conformados flexibles.
  • Térmico / quemado-through – una técnica común para eliminar el revestimiento es simplemente quemar el revestimiento con un soldador mientras se vuelve a trabajar la placa. Este método funciona bien con la mayoría de las formas de conformal coating.
  • Micro chorro – el micro granallado o chorro elimina el revestimiento de conformación mediante el uso de una mezcla concentrada de abrasivo suave y aire comprimido, para raspar el revestimiento. El proceso se puede utilizar para eliminar pequeñas áreas conformal coating. Se utiliza con mayor frecuencia para eliminar revestimientos de epoxi y parileno.
  • Emerilado / raspado – en este método, el conformal coating se elimina raspando la placa de circuito. Este método es más eficaz con recubrimientos conformados más duros, como parileno, epoxi y poliuretano. Este método solo se utiliza como último recurso, ya que pueden producirse daños graves.

¿Que tipo de certificaciones de la industria están disponibles para los Conformal Coatings?

Las certificaciones se utilizan para separar los revestimientos de conformación de los barnices y lacas de uso general. Hay docenas de especificaciones de la industria y del usuario, pero las dos certificaciones principales son las que se mencionan con mayor frecuencia:

IPC-CC-830B / MIL-I-46058C

Este estándar se originó con el estándar militar MIL-I-46058C, que quedó obsoleto en 1998. La versión civil IPC-CC-830B es casi idéntica, por lo que si una placa pasa la especificación IPC también debería pasar la especificación MIL, y viceversa. al revés. IPC-CC-830B es una batería de pruebas que incluye apariencia, resistencia de aislamiento, fluorescencia UV, resistencia a hongos, flexibilidad, inflamabilidad, resistencia a la humedad y al aislamiento, choque térmico y estabilidad hidrolítica. Todos los recubrimientos Chemtronics Konform estan certificados por IPC-CC-830B certified.

UL746E

Underwriters Laboratories (UL) se considera un organismo de certificación de seguridad creíble y confiable en todo el mundo, y la certificación UL se requiere comúnmente para bienes de consumo. Pruebas UL746E para seguridad eléctrica y seguridad inflamable de la electrónica revestida. Para seguridad eléctrica, existe una batería de pruebas similar a IPC-CC-830B, pero con una carga de corriente cíclica para medir constantemente la falla de las propiedades aislantes del recubrimiento. La prueba de inflamabilidad utiliza el estándar UL94 como IPC-CC-830B, que implica intentar encender el revestimiento curado con una llama abierta y observar la sostenibilidad de la llama.

Una vez que un recubrimiento ha pasado UL746E, se puede registrar con UL y se le puede asignar un número de registro. Los productos certificados y registrados según las normas UL746E pueden incluir el símbolo UL (que parece una “UR” al revés). Para mantener el registro, un recubrimiento debe volver a probarse anualmente.

Konform AR Acrylic Conformal Coating y Konform SR Silicone Coating están certificados y registrados para UL746E.

¿Cuáles son los defectos de Conformal Coating mas comunes?

Los siguientes son los defectos de coformal coatings mas comunes (fotografías cortesía de NPL):

DeshumedecimientoConformal Coating Figure Causado por contaminación del sustrato que es incompatible con el recubrimiento: p. Ej. residuos de fundente, aceites de proceso, desmoldeantes y aceites para huellas dactilares. Piensa en ello como poner una gota de detergente en agua aceitosa: el aceite se aleja inmediatamente de la única gota. Limpiar el sustrato a fondo antes de la aplicación del recubrimiento generalmente solucionará este problema.

Delaminación Conformal Coating Figure n área del recubrimiento pierde adherencia al sustrato y puede levantarse de la superficie. Al igual que la deshumectación, la causa más frecuente es una superficie contaminada. Una limpieza adecuada puede solucionar este problema. Otra causa es el tiempo de pegajosidad insuficiente entre capas. El solvente no ha tenido el tiempo adecuado para evaporarse antes de la siguiente capa.

Burbujas de aireConformal Coating Figure Se puede introducir aire en el revestimiento mientras se mezcla o desde el sistema de pulverización. El cepillado también puede arrastrar burbujas de aire al revestimiento con el efecto subsiguiente anterior.

Más burbujas y huecos Conformal Coating Figure La mayoría de las burbujas son causadas por un solvente que ha sido atrapado y luego se evapora a través de las capas de recubrimiento. Si la capa de recubrimiento es demasiado gruesa o si el recubrimiento entra en curado acelerado (calor) demasiado rápido, todo esto hace que la superficie del recubrimiento se pele mientras todavía hay solvente debajo que se vaporiza, lo que provoca burbujas en la capa superior.

Ojos de pez Conformal Coating Figure Una pequeña área circular, resaltada por un "cráter" en el centro, y se ve generalmente durante la aplicación de rociado o poco después. Esto puede ser causado por aceite o agua arrastrados en el sistema de aire del rociador y se ve comúnmente cuando se usa aire de taller. La prevención viene en forma de un sistema de filtración bien mantenido para eliminar cualquier aceite o humedad que ingrese al rociador.

Piel de naranja

Agrietamiento Resaltado por grietas largas o áreas de grietas más pequeñas (agrietamiento). Esto generalmente se debe a un espesor de película excesivo o al tiempo insuficiente entre capas. Si cura con aceleración por calor, exponer la película húmeda a temperaturas excesivamente altas también puede causar que esto ocurra. Siempre se desea una tasa de evaporación escalonada, por lo que puede ser necesaria una temperatura más baja durante un tiempo más largo. Algunos recubrimientos recomiendan un curado acelerado de dos pasos en el que se requiere una temperatura más baja durante un período corto de tiempo, seguido de un tiempo de aumento de temperatura. Esto permite que el solvente más volátil se evapore a un ritmo más lento y luego los más lentos, como el solvente de cola, se evaporan rápidamente a la temperatura más alta.

Konform® Conformal Coatings

La marca Chemtronics Konform ofrece una amplia selección de conformal coatings de alta calidad. Comuníquese con nosotros al 770-424-4888 or info@itwcce.com y podremos ayudarlo a encontrar el mejor conformal coating para sus requerimientos.

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