Conformal Coating

La medición del espesor del revestimiento de conformal es esencial para garantizar una aplicación adecuada y el cumplimiento de los requisitos especificados. Se utilizan varios métodos para medir el espesor, y la elección del método puede depender del tipo de revestimiento de conformal y el nivel de precisión requerido. Estos son algunos métodos comunes:

• Medidores de espesor calibrados: estos son dispositivos portátiles que utilizan métodos no destructivos para medir el espesor del revestimiento. Por lo general, utilizan principios de inducción magnética o corrientes de Foucault para determinar la distancia entre la sonda y el sustrato, que se correlaciona con el espesor del revestimiento.
• Sección transversal e imágenes: este método consiste en cortar una muestra de la superficie revestida y examinarla bajo un microscopio. El grosor se puede determinar midiendo la altura del revestimiento en la vista de la sección transversal.
• Prueba ultrasónica: Los medidores de espesor ultrasónicos utilizan ondas de sonido para medir el espesor del revestimiento. El dispositivo emite pulsos ultrasónicos y el tiempo que tardan las ondas en rebotar desde la interfaz sustrato-revestimiento se utiliza para calcular el espesor.
• Fluorescencia de rayos X (XRF): XRF se puede utilizar para medir el espesor de los revestimientos de conformal. Implica analizar la intensidad de los rayos X emitidos por el material de revestimiento debido al bombardeo de rayos X. El grosor se determina en función de la profundidad de penetración de los rayos X.
• Método de capacitancia eléctrica: este método utiliza el cambio de capacitancia entre electrodos colocados en lados opuestos de la superficie recubierta. El grosor del revestimiento afecta la capacitancia, lo que permite la medición indirecta.
• Método de diferencia de peso: para algunas aplicaciones, el espesor se puede estimar midiendo la diferencia de peso de un sustrato antes y después del revestimiento. Este método es más adecuado para revestimientos más gruesos.

Antes de elegir un método específico, es importante considerar factores como el tipo de material de revestimiento, el tamaño y forma del sustrato, precisión de medición requerida y si las pruebas destructivas o no destructivas son aceptables para su aplicación específica. Además, es esencial calibrar el equipo de medición y seguir las pautas del fabricante para obtener resultados precisos y confiables.

IPC-CC-830 es un estándar de la industria centrado en revestimientos de conformal para conjuntos de cableado impreso, mientras que MIL-I-46058 era una especificación militar para compuestos aislantes eléctricos utilizados en conjuntos de circuitos impresos, que desde entonces ha sido reemplazado por estándares más completos como MIL-STD-883 o estándares industriales adoptados como IPC-CC-830.

Sí, todos nuestros revestimientos cumplen con los estándares IPC-CC-830. IPC-CC-830 define los requisitos para los compuestos aislantes eléctricos, comúnmente conocidos como revestimientos de conformal, utilizados para proteger las tarjetas de circuito impreso y los ensamblajes electrónicos de factores ambientales como la humedad, polvo, productos químicos y temperaturas extremas. La norma describe los métodos de prueba y los criterios de rendimiento de estos compuestos aislantes para cumplir con los requisitos de la industria. Incluye especificaciones para las propiedades de los materiales, los procedimientos de aplicación y las pruebas de rendimiento para los revestimientos de conformal. Es posible que vea IPC-CC-830B, 830C, etc. La letra adicional se refiere a la revisión. Los cambios entre las revisiones generales no afectan a todos los tipos de revestimientos, por lo que los revestimientos a menudo no se vuelven a probar con el estándar más reciente.

1. Prepare la PCB: Asegúrese de que la PCB esté limpia, seca y libre de contaminantes. Límpiela con una solución de limpieza de PCB adecuada o alcohol isopropílico para eliminar la suciedad, los residuos de flux u otras impurezas que puedan interferir con la adhesión del revestimiento.
2. Seleccione el revestimiento de conformal: hay varios tipos de revestimientos de conformal disponibles, como acrílico (AR), silicona (SR) y uretano (UR). Elija un revestimiento que se adapte a su aplicación y condiciones ambientales específicas.
3. Elija el método de aplicación: los revestimientos de conformal se pueden aplicar utilizando diferentes métodos, que incluyen rociado, inmersión, cepillado o dosificación. El método que elija depende del tipo de revestimiento y de las capacidades de su equipo.
4. Rociado: Apto para producción a gran escala. Requiere una cabina de rociado especializada y una pistola rociadora para aplicar uniformemente el revestimiento.
5. Inmersión: implica sumergir toda la PCB en un depósito de revestimiento de conformal. Este método proporciona una cobertura uniforme, pero puede atrapar burbujas de aire.
6. Cepillado: La aplicación manual con brocha es adecuada para pequeñas producciones o retoques.
7. Dosificación: Aplicación del revestimiento mediante un sistema de dosificación controlado, que es útil para el revestimiento selectivo en áreas específicas. Asegúrese de aplicar una capa delgada y uniforme, evitando la acumulación excesiva, que podría provocar un espesor de revestimiento desigual o la encapsulación de componentes sensibles.
8. Enmascaramiento de áreas sin revestimiento (opcional): si ciertos componentes o áreas de la PCB deben permanecer sin revestimiento (p. ej., conectores, interruptores o disipadores de calor), utilice un material de enmascaramiento (p. ej., cinta Kapton o látex líquido) para proteger esas áreas durante el proceso de revestimiento.
9. Curado y secado: Permita que el revestimiento de conformal aplicado se cure y seque según las instrucciones del fabricante. Normalmente, esto implica dejar la PCB recubierta en un entorno controlado, como un horno, durante el tiempo recomendado.
10. Inspección posterior al revestimiento: después de que el revestimiento se haya curado, inspeccione la PCB para garantizar una cobertura adecuada y verificar si hay defectos, como burbujas, agujeros pequeños o revestimiento insuficiente.

El tiempo de secado y curado de los revestimientos de conformal puede variar según el tipo de revestimiento utilizado y las condiciones ambientales. Los revestimientos de conformal se aplican para proteger los componentes electrónicos de la humedad, el polvo, productos químicos y otros contaminantes. Los revestimientos acrílicos (AR) en general se secan rápidamente y el tiempo inicial para que no estén pegajosos puede ser desde unos pocos minutos hasta una hora. Sin embargo, el tiempo de curado completo puede oscilar entre 24 y 72 horas, según el grosor del revestimiento y las condiciones ambientales, como la temperatura y la humedad. Los revestimientos de silicona (SR) suelen tener un tiempo libre de pegajosidad más largo, que puede tardar varias horas. El tiempo de curado completo puede variar de 12 horas a unos pocos días. Los revestimientos de uretano (UR) tienen un tiempo de secado relativamente rápido, a menudo en unos pocos minutos. Sin embargo, el curado completo puede tardar de 24 a 48 horas.

Los revestimientos de conformal suelen ser capas delgadas de material que se aplican a componentes electrónicos o tarjetas de circuitos para protegerlos de factores ambientales como la humedad, polvo, productos químicos y tensión mecánica leve. Se utilizan comúnmente en diversas industrias, incluidas la electrónica, automotriz, aeroespacial, electrónica médica y más.

Para obtener más información, consulte "La guía definitiva para el revestimiento de conformación".

Aunque los revestimientos de conformal pueden ofrecer cierto nivel de protección contra la descarga electrostática al proporcionar una barrera entre los componentes electrónicos sensibles y el entorno circundante, no están diseñados específicamente como medidas de control de la descarga electrostática.

El curado completo es cuando cumple con todas las especificaciones finales. Puede haber algo de desgasificación, pero estará duro y la adherencia es muy buena. Sin adherencia es, como su nombre lo indica, está libre de adherencia, por lo que puede moverlo a lo largo del proceso de ensamblaje.

Todas las organizaciones que utilizan productos químicos peligrosos dentro de sus instalaciones tienen la responsabilidad de equipar sus instalaciones y su personal para mantener los niveles de exposición por debajo del TLV. Las insignias de monitoreo personal se pueden usar para medir la exposición de un material específico. Luego, dependiendo del límite del umbral y la aplicación, la exposición se puede controlar con el PPE como cubrebocas, protectores faciales, respiradores e incluso overoles. Si no reducen la exposición por debajo del límite recomendado, deberá considerar una campana de ventilación especial o incluso una cabina de contención. Como puede ver, a medida que el límite de exposición desciende a un cierto nivel, el equipo necesario para utilizar el solvente de forma segura puede volverse poco práctico. En ese momento, su mejor opción es considerar una alternativa más segura.

La rigidez dieléctrica es una propiedad intrínseca del material y el voltaje soportado es una propiedad de la superficie que depende del grosor del material. Pueden ser ligeramente diferentes para materiales más gruesos, pero para el revestimiento de conformal, los dos números deben ser muy parecidos o iguales. Esto se debe a que probamos el revestimiento a un espesor de 3-5 milésimas de pulgada, lo calculamos y luego reportamos el valor por mil.

El conformal coating con trazador UV se puede inspeccionar con cualquier lámpara UV típica que tenga una longitud de onda de 320-380 nm.

Chemtronics ofrece el rotulador extractor de revestimientos de conformación CircuitWorks, que permite eliminar una zona de revestimiento apretada alrededor de una zona de reparación sin perjudicar el resto de la PCB. Primero se satura la punta golpeándola ligeramente sobre una superficie, lo que abre la válvula y libera el disolvente. Si se mantiene la punta hacia abajo, se puede sobresaturar, lo que podría hacer que el disolvente fluyese hacia zonas no deseadas.

Las certificaciones se utilizan para separar los revestimientos conformes de los barnices y lacas de uso general. Hay docenas de especificaciones del usuario y de la industria, pero las dos certificaciones principales 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 junta pasa la especificación IPC, también debe pasar la especificación MIL. viceversa 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 de Chemtronics Konform tienen certificación IPC-CC-830B.

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 de seguridad eléctrica y seguridad inflamable de la electrónica recubierta. Para seguridad eléctrica, hay 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 recubrimiento 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 los estándares UL746E pueden incluir el símbolo UL (que parece una "UR" hacia atrás). Para mantener el registro, se debe volver a analizar un recubrimiento anualmente.

El revestimiento conformado acrílico Konform AR y el revestimiento de silicona Konform SR están certificados y registrados para UL746E.

Es posible que se le solicite que retire un recubrimiento conforme de la PCB para reemplazar los componentes dañados u otros tipos de retrabajo. Los métodos básicos citados por IPC son:

• Eliminación de solventes: si bien la mayoría de los recubrimientos conformales se pueden disolver en solventes, debe asegurarse de que el solvente no dañe las partes o componentes. El acrílico es el recubrimiento más rápido y fácil de eliminar con solvente. Los recubrimientos de silicona y uretano tomarán más tiempo de remojo y probablemente requerirán un cepillado para eliminar completamente el recubrimiento. Chemtronics ofrece Electro-Wash Two Step [https://www.chemtronics.com/electro-wash-two-step], que cuando se calienta, elimina rápidamente los recubrimientos de acrílico, silicona y uretano. La pluma removedora de recubrimientos conformes de CircuitWorks [https://www.chemtronics.com/circuitworks-conformal-coating-remover-pen] está disponible para disolver pequeñas áreas de recubrimiento.
  
• Pelado: algunos recubrimientos conformes pueden despegarse de la placa de circuito. Esto es principalmente una característica de algunos revestimientos conformados de silicona y algunos revestimientos conformados flexibles.
  
• Térmico / quemado: una técnica común de eliminación del recubrimiento es simplemente quemar el recubrimiento con un soldador a medida que se vuelve a trabajar el tablero. Este método funciona bien con la mayoría de las formas de recubrimientos conformales.
  
• Microblasting: el microblasting elimina el revestimiento conforme utilizando una mezcla concentrada de abrasivo suave y aire comprimido para raspar el revestimiento. El proceso se puede utilizar para eliminar pequeñas áreas del revestimiento conforme. Se usa más comúnmente cuando se eliminan recubrimientos de Parileno y epoxi.
  
• Rectificado / raspado: en este método, el revestimiento conforme se elimina raspando la placa de circuito. Este método es más efectivo con recubrimientos conformales más duros, como el parileno, el epoxi y el poliuretano. Este método es solo se usa como método de último recurso, ya que se puede incurrir en daños graves.

Los recubrimientos conformales generalmente se aplican de forma muy fina, lo que proporciona la mejor protección posible, pero minimiza el atrapamiento de calor, el exceso de peso y otros problemas. Típicamente, el recubrimiento conforme se aplica entre 1 a 5 milésimas de pulgada (25 a 127 micras).

Hay cuatro formas principales de medir el grosor de un recubrimiento conforme:

• Medidor de espesor de película 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 la medición se multiplica por el porcentaje de sólidos del recubrimiento para aproximar el espesor del recubrimiento seco.
  
• Micrómetro: las mediciones se toman en la PCB en varios lugares antes y después del recubrimiento. El espesor del recubrimiento curado se resta de las medidas sin recubrimiento y se divide por 2, proporcionando el espesor en un lado del tablero. La desviación estándar de las mediciones se calcula para determinar la uniformidad del recubrimiento. Este tipo de medición es más precisa en recubrimientos duros que no se deforman bajo presión.
  
• Sondas de corriente parásita: se usa una sonda de prueba para medir directamente el grosor de un recubrimiento creando un campo electromagnético oscilante. Las mediciones de espesor no son destructivas y son muy precisas, pero pueden limitarse dependiendo de la disponibilidad de una placa posterior de metal o metal debajo del recubrimiento, 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 en el área de prueba (es decir, una PCB altamente poblada), las lecturas serán inexactas.
  
• Medidor de espesor ultrasónico: mide el espesor del recubrimiento mediante ondas ultrasónicas, por lo que no necesita un plano posterior de metal como sondas de corriente parásita. El espesor se calcula a partir del tiempo que tardan las ondas sonoras en viajar desde el transductor, a través del recubrimiento, rebotar en la superficie de la placa y viceversa. 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.

Típicamente, los recubrimientos conformales no son impermeables. Estos recubrimientos son semipermeables, por lo que no impermeabilizan ni sellan completamente los componentes electrónicos recubiertos. Protegen de la exposición ambiental, mejoran la durabilidad del dispositivo electrónico y, al mismo tiempo, son prácticos para aplicar y reparar. La excepción a esto son los revestimientos de parileno, los revestimientos epoxídicos de 2 partes y los compuestos para macetas. Chemtronics no ofrece recubrimientos de parileno, recubrimientos epóxicos y compuestos para macetas, por lo que están fuera del alcance de este artículo.

Elija la resina de recubrimiento en función de las propiedades protectoras que necesita:

• Resina acrílica (AR): los recubrimientos AR son relativamente económicos, proporcionan una buena protección general y son fáciles de aplicar y reparar. Tienen alta resistencia dieléctrica y buena resistencia a la humedad y a la abrasión. Los recubrimientos acrílicos se eliminan fácil y rápidamente mediante una variedad de solventes, a menudo sin necesidad de agitación. Esto hace que el retrabajo e incluso la reparación en el campo sean prácticos y económicos. Los recubrimientos acrílicos no son efectivos para proteger contra solventes y vapores de solventes, como los vapores de combustible para reactores comunes en aplicaciones aeroespaciales.
• Resina de silicona (SR): el revestimiento conformado de silicona proporciona una excelente protección en un rango de temperatura muy amplio. SR proporciona buena resistencia química, resistencia 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 contra las tensiones vibratorias. Los recubrimientos de silicona se usan comúnmente en entornos de alta humedad, como la señalización al aire libre. La extracción puede ser un desafío, ya que requiere solventes especializados, tiempo de remojo prolongado y agitación, como un cepillo o un baño ultrasónico.