La Guía Del Revestimiento de Conformal

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

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

¿De Qué Está Hecho El Revestimiento de Conformal?

Los revestimientos de conformal generalmente están hechos de una resina polimérica, en otros casos cuando es necesario, se diluyen en uno o más solventes 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 replicación también son factores importantes.

Revestimiento de Conformal Típicos

Los revestimientos de conformal “típicos” son sistemas que tienen una base de resina y pueden diluirse con solvente o con agua (en casos raros). Estos revestimientos 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.

Los revestimientos de conformal se clasifican por su base de resina:

• Resina acrílica (AR): los revestimientos de resina acrílica son relativamente económicos, brindan una buena protección en general y son fáciles de aplicar. Tienen alta rigidez dieléctrica y una buena resistencia a la humedad y abrasión. Los revestimientos de resina acrílica se eliminan fácil y rápidamente mediante una variedad de solventes, a menudo sin necesidad de agitarlos. Esto hace que la re-aplicación e incluso la reparación en el campo sean prácticos y económicos. Los revestimientos de resina acrílica no son eficaces para proteger contra solventes y vapores de solventes, como los vapores de combustible de aviación comunes en aplicaciones aeroespaciales. 
  El Revestimiento de Conformal Acrílico Konform AR 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. El revestimiento de silicona proporciona buena resistencia química, a la humedad y al rocío de sal, y es muy flexible. El revestimiento de conformal de silicona no es resistente a la abrasión debido a su naturaleza gomosa, pero esa propiedad lo hace resistente a las tensiones vibratorias. Los revestimientos 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 Revestimiento de Conformal Konform SR, 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. El Konform LED es un revestimiento de conformal 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 revestimientos de conformal 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 solventes, son muy difíciles de eliminar. Al igual que la silicona, la eliminación completa generalmente requiere solventes especializados, un tiempo de remojo prolongado y agitación o el uso de cepillo o un baño ultrasónico. Los revestimientos de conformal 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 Revestimiento de Conformal?

El hecho de que se requiera o no revestimiento depende del entorno en el que se utilizará los dispositivos electrónicos, la sensibilidad de la electrónica y durabilidad requerida. Los dispositivos de misión crítica, IPC clase 3 tienen más probabilidades de estar revestidos 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 conformal.

¿Es el Revestimiento de Conformal a Prueba de Agua?

Normalmente, los revestimientos de conformal no son a prueba de agua. Estos revestimientos son semipermeables, por lo que no impermeabilizan ni sellan completamente los componentes electrónicos revestidos. Protegen de la exposición ambiental, mejorando la durabilidad del dispositivo electrónico, sin dejar de ser prácticos para aplicarse y reparar. La excepción a esto son los revestimientos de parileno, los revestimientos de epoxi de dos partes y los compuestos para encapsular. Chemtronics no ofrece revestimientos de parileno, revestimientos de epoxi y compuestos de encapsulado, por lo que quedan fuera del alcance de este artículo.

¿Como Se Debe Aplicar El Revestimiento de Conformal?

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

• Requisitos de rendimiento de producción – el trabajo de preparación necesario y la velocidad del proceso de revestimiento pueden impulsar el método de producción.
• Requisitos del diseño de la tarjeta & muchos conectores, componentes sensibles a los solventes y otras variables pueden afectar el proceso.
• Requisitos del equipo – si un revestimiento solo se requiere esporádicamente, es posible que el equipo especializado y costoso no sea práctico.
• Procesamiento pre-revestimiento– p. Ej. enmascarar o cubrir antes de revestir.
• Requisitos de calidad – los dispositivos electrónicos de misión crítica que requieren un alto grado de confiabilidad requerirán métodos de aplicación más automatizados y repetibles. Los métodos de aplicación comunes para revestimientos de conformal.

Métodos de aplicación comunes para revestimientos de conformal:

• Pulverización manual - para una producción de bajo volumen cuando no se dispone del equipo, se puede aplicar un revestimiento de conformal 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 tarjeta a otra.
• Pulverización automatizada - los sistemas de pulverización programados pueden mover las 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 conformal a áreas específicas de la PCB. Esto es popular para ensamblajes de alto volumen porque elimina el laborioso proceso de enmascaramiento.

• Inmersión – este es un método de revestimiento de conformal popular para ensamblajes de gran volumen. Normalmente es necesario enmascarar antes de recubrir las 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 capa resultante.

• Cepillado - el cepillado se utiliza principalmente para reparaciones y reutilización. El revestimiento de conformal se aplica con brocha en áreas específicas de la tarjeta, 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 las pequeñas marcas de producción.

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¿Que Tan Grueso Debo Aplicar El Revestimiento de Conformal?

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

Hay tres formas principales para medir el espesor de un revestimiento de conformal:

• Medidor de espesor cuando la capa esta húmeda - el espesor de la capa 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 capa húmeda y se toma una medida, luego se multiplica por el porcentaje de sólidos del revestimiento para aproximar el espesor del revestimiento seco.

• Micrómetro - se toman medidas en la PCB en varios lugares antes y después del revestimiento. 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 revestimientos duros que no se deforman bajo presión.

• Sondas de corriente de Foucault –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 tarjeta 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 –Mide el espesor del revestimiento mediante ondas ultrasónicas, por lo que no necesita una tarjeta 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 tarjeta 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 revestimiento.

¿Cuánto Tarda En Secarse El Revestimiento de Conformal?

El revestimiento de conformal se 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 revestimiento. Este método de curado generalmente se combina con otro mecanismo como el curado por humedad. Las PCB generalmente se pueden manipular en una hora, pero tardarán días en curarse por completo, cuando el revestimiento 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, las PCB se pueden manipular en minutos o en una hora, pero tardarán días en curarse por completo, cuando el revestimiento 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 revestimientos 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 curarse por completo.

¿Cómo Se Elimina el Revestimiento de Conformal?

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

• Eliminación de solventes – aunque la mayoría de los revestimientos de conformal se pueden disolver con un solvente, debe asegurarse de que el solvente no dañe las piezas o componentes. El acrílico es el revestimiento más rápido y fácil de quitar con solvente. Los revestimientos de silicona y uretano tomarán más tiempo de remojo y probablemente requieran un cepillado para eliminar completamente el revestimiento. Chemtronics ofrece Electro-Wash Two Step, que cuando se calienta, elimina rápidamente los revestimientos de acrílico, silicona y uretano. El Lápiz Removedor de Revestimiento de Conformal CircuitWorks está disponible para disolver áreas pequeñas de revestimiento.
• Desprendimiento – Algunos revestimientos de conformal se pueden desprender de la tarjeta de circuito. Esto es principalmente una característica de algunos revestimientos de conformal de silicona y algunos revestimientos de conformal flexibles.
• Térmico / quemado – una técnica común para eliminar el revestimiento es simplemente quemar el revestimiento con un soldador mientras se vuelve a trabajar en la tarjeta. Este método funciona bien con la mayoría de las formas de revestimiento de conformal.
• Micro granallado – el micro granallado o chorro elimina el revestimiento de conformal 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 de revestimiento de conformal. Se utiliza con mayor frecuencia para eliminar revestimientos de epoxi y parileno.
• Raspado – en este método, el revestimiento de conformal se elimina raspando la tarjeta de circuito. Este método es más eficaz con revestimientos de conformal 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 Revestimientos de Conformal?

Las certificaciones se utilizan para separar los revestimientos de conformal de los barnices y lacas de uso general. Hay docenas de especificaciones para la industria y 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 tarjeta pasa la especificación IPC también debería pasar la especificación MIL. El 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 revestimientos Konform de Chemtronics están certificados por IPC-CC-830B.

UL746E

El 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. 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 revestimiento. 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 revestimiento 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 revestimiento debe volver a probarse anualmente.

El Revestimiento de Conformal Acrílico Konform AR y Revestimiento de Silicona Konform SR están certificados y registrados para UL746E.

¿Cuáles Son Los Defectos del Revestimiento de Conformal Más Comunes?

Los siguientes son los defectos de revestimiento de conformal más comunes:

Deshumedecimiento Causado por contaminación del sustrato que es incompatible con el revestimiento: p. Ej. residuos de flux, aceites de proceso, desmoldeantes y aceites para huellas dactilares. Piense 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 revestimiento generalmente solucionará este problema.

Delaminación en el área del revestimiento 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 aplicar la siguiente capa.

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

Ojos de pez 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 capa excesivo o al tiempo insuficiente entre capas. Si cura con aceleración por calor, exponer la capa 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 revestimientos 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.

Revestimientos de Conformal Konform

La marca Konform de Chemtronics ofrece una amplia selección de revestimientos de conformal de alta calidad. Comuníquese con nosotros al 770-424-4888 o a askchemtronics@chemtronics.com y podremos ayudarlo a encontrar el mejor revestimiento de conformal para sus requerimientos.