Al almacenarse u operarse en entornos hostiles, los dispositivos electrónicos pueden verse muy afectados por el polvo, la humedad, el moho y otros contaminantes, lo que provoca un rendimiento deficiente y una vida útil más corta. En este caso, el recubrimiento de PCB es una forma muy eficaz de protegerlos de estos factores adversos, mejorando así la fiabilidad de los productos electrónicos. En esta guía completa, le explicaremos todo lo que necesita saber sobre los recubrimientos de PCB. Con la estrategia de recubrimiento adecuada, puede prolongar significativamente la vida útil de las PCB de sus productos. ¡Comencemos!
¿Qué son el recubrimiento de PCB y el recubrimiento conformado?
Recubrimiento de PCB, también conocido como revestimiento de conformaciónEs una capa de resina sintética o polímero que recubre la superficie de la PCB y sus componentes. Tras el curado, el recubrimiento forma una película protectora aislante transparente que se adapta con precisión a la forma del objeto recubierto. Esta capa puede aislar eficazmente. componentes electrónicos y placas de circuitos del entorno de trabajo para evitar la corrosión y prolongar su vida útil.
5 tipos diferentes de recubrimiento de PCB
En términos de los materiales utilizados, los recubrimientos de PCB se pueden dividir en cinco tipos:
1. PCB acrílico Cavena
El acrílico es fácil de aplicar y este material de recubrimiento se mantiene en buen estado durante mucho tiempo después de su formulación. El tiempo de curado es corto y el recubrimiento no libera calor durante el curado, lo que evita daños a los componentes sensibles al calor. Además, no se contrae después del curado. Sin embargo, no es resistente a los reactivos químicos ni a las altas temperaturas, lo que facilita su retrabajo o reparación.
2. PCB de poliuretano Cavena
El poliuretano está disponible en materiales de uno o dos componentes. Ambos tienen buenas propiedades dieléctricas a largo plazo. Antes de aplicar el recubrimiento, la placa de circuito debe estar limpia, especialmente sin humedad. Sin embargo, reemplazar componentes o reparar placas de circuitos, y se debe utilizar un decapante especial.
3. PCB epoxi Cavena
La resina epoxi es generalmente un material de dos componentes. Se conserva en buen estado durante menos tiempo tras su formulación. Antes de aplicar el recubrimiento, es necesario tomar medidas de protección en los componentes frágiles para reducir el impacto de la contracción del recubrimiento. Si es necesario reemplazar componentes o reparar circuitos impresos, la película de resina epoxi debe retirarse físicamente.
4. PCB de silicona Cavena
La resina de silicona posee excelentes propiedades térmicas y puede operar a 200 °C, lo que la hace adecuada para componentes que generan mucho calor, como resistencias de alta potencia. Este recubrimiento se mantiene en buen estado durante un corto periodo de tiempo después de mezclarlo o abrirlo. Tiene un alto coeficiente de expansión térmica, por lo que es necesario retirar la película de silicona al reparar circuitos impresos.
5. PCB de parileno Cavena
El parileno debe recubrirse mediante un equipo automático de recubrimiento (equipo de deposición de vapor). Al vacío y a temperatura ambiente, los monómeros activos de los radicales libres forman una capa uniforme de poli-para-xileno sobre la superficie de los objetos. Forma recubrimientos en diversas condiciones superficiales y ofrece una excelente protección contra diversos entornos.
Tabla comparativa de recubrimientos de PCB
| técnicos | Acrílico | Poliuretano | Epoxy | Silicona | Parileno |
| Resistividad volumétrica ρv（/ Ω·cm） | 1012~ 1016 | 1011~ 1014 | 1012~ 1015 | 1013~ 1015 | 1016~ 1017 |
| Permitividad relativa ε | 3.8 4.5 ~ | 3.8 4.5 ~ | 3.3 4.5 ~ | 2.6 2.8 ~ | 2.65 |
| Factor de disipación tan δ | 3.5 × 10-2 | 3.4 × 10-2 | 2.3 × 10-2 | 3.5 × 10-3 | 8.0 × 10-4 |
| CTE α（×10-5·℃-1) | 5.0 9.0 ~ | 10.0 20.0 ~ | 4.5 6.5 ~ | 6.0 9.0 ~ | 3.0 8.0 ~ |
| Resistencia al calor /℃ | 120 | 120 | 120 | 200 | 350 |
| Espesor calificado (Después del curado) | 0.03-0.13mm | 0.03-0.13mm | 0.03-0.13mm | 0.05-0.21mm | 0.01-0.05mm |
| Se requiere curado | Sí | Sí | Sí | Sí | No |
| Reparabilidad | Excelente | Bueno | Pobre | Moderada | Bueno |
Técnicas para aplicar un recubrimiento a una placa de circuito
Existen diferentes métodos para aplicar el recubrimiento a la placa de circuito impreso, son:
Manual Sorando – Este método es adecuado para producciones de bajo volumen, ya que es un proceso lento. Normalmente, utilizamos un aerosol o una pistola pulverizadora manual para aplicar el recubrimiento. Antes de aplicar, es necesario cubrir las áreas que no requieren recubrimiento. El efecto del recubrimiento puede variar ligeramente entre lotes debido a la operación manual.
Selectivo Cavena – Se refiere a un proceso de recubrimiento automático que aplica un recubrimiento a áreas específicas de las placas de circuito impreso mediante boquillas de pulverización robóticas programadas, sin necesidad de cubrir áreas que no se deben pulverizar. Este proceso se caracteriza por su alta eficiencia y precisión, ideal para producciones de alto volumen.
Inmersión – Para este método, las PCB se sumergen primero en la solución de recubrimiento y luego se retiran. Muchos factores afectan el efecto del recubrimiento, como la velocidad de inmersión y retirada, el tiempo de inmersión, etc. Se requiere un enmascaramiento exhaustivo antes del proceso de recubrimiento, por lo que es adecuado para PCB que requieren recubrimiento por ambas caras.
Cepillado – Se utiliza una brocha para aplicar un recubrimiento en áreas específicas, un método principalmente empleado para reparaciones y retrabajos. El proceso requiere mucho tiempo y mano de obra, y el efecto final del recubrimiento depende de la pericia del operador.
¿Cómo medir el espesor del recubrimiento de PCB?
El recubrimiento de PCB suele ser muy fino y no añade peso a la placa de circuito. Por lo tanto, medir su espesor suele requerir herramientas profesionales. A continuación, se presentan algunos métodos de medición principales.
Moje Film Thickness Gojo
Esta herramienta es ideal para medir el espesor de película húmeda. Un medidor tiene muchos dientes y muescas, como un peine. Presione el medidor verticalmente sobre el recubrimiento hasta que toque el fondo y manténgalo presionado durante unos segundos. Luego, retírelo verticalmente. Ahora puede leer el valor entre el diente más corto sin pintura y el diente más largo con pintura, que es el espesor de película húmeda (WFT). Para obtener un espesor aproximado del recubrimiento seco, multiplique este valor por el porcentaje de sólidos del recubrimiento.
Micrómetro
Un micrómetro es adecuado para medir recubrimientos más duros, ya que los recubrimientos blandos tienden a deformarse bajo presión. Consiste en medir el espesor antes y después del recubrimiento en diferentes puntos de la PCB. Luego, se calcula la desviación estándar de las mediciones tomadas en diferentes puntos para evaluar la uniformidad del espesor del recubrimiento. Esta es una fórmula para calcular el espesor: Espesor del recubrimiento de una sola cara = (Espesor después del curado - Espesor antes del recubrimiento) / 2
remolino Current PTogass
La sonda de corrientes de Foucault es una herramienta de medición no destructiva y de alta precisión. Emite un campo electromagnético oscilante para medir el espesor del recubrimiento. Sin embargo, este método presenta limitaciones. Una de ellas es que requiere un metal debajo del recubrimiento de la PCB. La otra es que la sonda debe estar en contacto directo con la superficie de la muestra que se mide. De lo contrario, los resultados serán inexactos.
Medidor de espesor ultrasónico
El medidor de espesores ultrasónico es una prueba no destructiva y tiene ventajas sobre las sondas de corrientes de Foucault, ya que no requiere una placa base metálica. Para lograr un buen contacto con la superficie, necesita una sustancia conductora, como el agua. propilenglicolEl transductor emite sonido, que atraviesa el revestimiento de la PCB, llega a la superficie de la placa de circuito impreso y se refleja de vuelta al transductor. Ahora, puede calcular el espesor con esta fórmula: Espesor = (Velocidad del sonido × Intervalo de tiempo) / 2
Métodos de curado del recubrimiento de placas de circuito
El tiempo de curado puede verse afectado por muchos factores, como el tipo de resina, el espesor del recubrimiento y el método de curado. A continuación, repasaremos las cuatro técnicas principales de curado.
Mecanismo de curado por evaporación
En resumen, solo queda la resina de recubrimiento cuando el portador líquido se evapora. Para proporcionar un recubrimiento suficiente en los bordes de sus componentes, las placas de circuitos suelen requerir al menos dos inmersiones. El portador líquido en los materiales de recubrimiento suele ser a base de solvente o agua. El a base de solvente es fácil de procesar y ofrece una cobertura uniforme gracias a su buena humectabilidad, ofreciendo tiempos de curado rápidos. Sin embargo, es inflamable y requiere buena ventilación y un sistema de extracción. El a base de agua elimina los riesgos de inflamabilidad, pero requiere un tiempo de curado más largo y es sensible a la humedad ambiental.
Curado por humedad
Se utiliza comúnmente para curar recubrimientos de silicona y algunos poliuretanos. El principio es que estos materiales reaccionan con la humedad ambiental para formar un recubrimiento. El curado por humedad suele funcionar en conjunto con un mecanismo de curado por evaporación. Primero, el disolvente portador se evapora. Luego, la resina reacciona con la humedad para lograr el curado final.
Curado por calor
El curado térmico puede utilizarse para procesar sistemas de uno o varios componentes. Puede utilizarse solo o como mecanismo de curado secundario para el curado por evaporación, el curado por humedad o el curado UV. Sin embargo, es fundamental tener en cuenta las placas y componentes sensibles al calor durante el curado a alta temperatura.
Curado UV
El curado UV es un sistema completamente sólido sin disolventes portadores. Utiliza luz ultravioleta para el curado, lo que ofrece un proceso de curado rápido. La luz UV solo puede irradiar las áreas visibles de la superficie. Para las áreas bloqueadas (bajo los componentes o en las zonas de sombra), se requiere un mecanismo de curado secundario. Sin embargo, este método de curado también presenta desventajas. Requiere equipo de curado UV y los trabajadores deben estar protegidos de la radiación UV. Los recubrimientos curados son difíciles de reparar o retrabajar.
¿Cómo quitar el revestimiento conformado?
Cuando la placa de circuito necesita reparación o reemplazo de componentes, es necesario retirar el recubrimiento conformado. A continuación, se enumeran los métodos más comunes para retirar el recubrimiento conformado:
Eliminación de disolventes Utilice disolventes específicos para disolver el recubrimiento, pero asegúrese de que el disolvente elegido sea adecuado y no dañe los componentes electrónicos. Generalmente, los recubrimientos acrílicos son los más fáciles de disolver, mientras que los de silicona y uretano son más difíciles de eliminar.
Descamación Algunos recubrimientos elásticos, como el conformal de silicona, se pueden retirar desprendiéndolos de la placa de circuito con un cuchillo. Sin embargo, este proceso requiere especial cuidado y un control preciso por parte del operador, ya que podría dañar los componentes.
Térmico/quemador Durante la reparación, puede usar un soldador para quemar el recubrimiento, pero debe operarlo con cuidado. Este método es adecuado para casi todo tipo de recubrimientos conformados.
microchorro El proceso implica el uso de una microarenadadora, que emplea una mezcla concentrada de abrasivo suave y aire comprimido para eliminar el recubrimiento eficazmente. Este método es adecuado para eliminar recubrimientos de parileno y epoxi.
Molienda/raspado Es necesario usar un taladro para eliminar el recubrimiento innecesario, lo cual es adecuado para recubrimientos más duros como la resina epoxi y el poliuretano. Sin embargo, si el operador no tiene cuidado, existe la posibilidad de dañar la placa de circuito, por lo que este método no es prioritario.
Defectos comunes del recubrimiento de PCB y soluciones
| Defectos | Posibles causas | Soluciones |
| Agujeros | -Limpieza inadecuada de placas de circuitos -Presión de pulverización excesiva -Alta humedad ambiental -Alta temperatura que provoca una rápida evaporación del disolvente. | -Limpie y seque completamente el tablero antes de aplicar el revestimiento. -Utilice la presión de pulverización y las boquillas correctas. -Mantenga la humedad por debajo del 65% HR -Mantenga la temperatura ambiente por debajo de 30°C |
| Burbujas de aire | -Las burbujas inducidas por la agitación anterior no esperaron a desaparecer para cubrir -Boquilla de pulverización demasiado cerca o presión demasiado alta -Alta viscosidad del material de recubrimiento. -Rápida evaporación del disolvente debido a la alta temperatura. -Contaminación de la superficie, incluidos disolventes residuales y humedad. | -Deje reposar suficiente tiempo después de mezclar antes de aplicar el recubrimiento. -Ajuste la presión y distancia de pulverización correctas -Controlar la viscosidad durante el recubrimiento. -Evitar las altas temperaturas -Limpie y seque completamente el tablero antes de aplicar el revestimiento. |
| Mala adherencia | -Limpieza inadecuada -Baja tensión superficial de la capa de máscara de soldadura. -Selección incorrecta del tipo de recubrimiento de PCB | -Realizar una limpieza exhaustiva de la PCB y los componentes antes del recubrimiento. -Elija recubrimientos conformados con mejor humectación de la superficie o cambie el tipo de máscara de soldadura -Elija un revestimiento conformado compatible |
| Agrietamiento | -Mayor fragilidad y poca flexibilidad a bajas temperaturas. -Exceso de agente de curado en recubrimientos de dos componentes que provoca alta contracción -Mala adherencia del recubrimiento | -Seleccione recubrimientos de PCB flexibles -Controlar con precisión las proporciones de mezcla para recubrimientos de dos componentes. -Mejorar la adherencia del recubrimiento |
| Piel de naranja | -Baja humedad ambiental - Diluyente de evaporación rápida -Alta viscosidad del material de recubrimiento. | -Verificar el entorno de producción -Utilice un diluyente con una velocidad de evaporación más lenta. -Reducir la viscosidad del material de recubrimiento. |
PCB Junta Directiva Normas de recubrimiento
En el recubrimiento conforme, hay una serie de estándares de recubrimiento de PCB que requieren su uso en ciertas condiciones, como en el ámbito militar, automovilístico, doméstico, etc. Lo más común es que los recubrimientos conformes califiquen para la especificación MIL-I-46058C o IPC-CC-830B, que se relaciona estrechamente con MIL-I-46058C.
MIL-I-46058C: Un estándar común de recubrimiento conformal en la industria, también conocido como compuesto aislante militar. Requiere pruebas en cualquier laboratorio autorizado por la MIL y se sigue utilizando para nuevos diseños, incluso después de su desactivación desde 1998. Esta prueba requiere una Lista de Productos Calificados (QPL) estándar.
Def Stan 59/47: un estándar similar al 46058C utilizado para recubrir dispositivos de alta gama para uso militar, pero el Ministerio de Defensa del Reino Unido debe aprobarlos primero.
IEC 61086: Norma basada en la autocertificación del proveedor con requisitos similares a los de la norma 46058c. Está regulada por la Comisión Electrotécnica Internacional.
IPC-CC-830B: Estándar de uso activo y actualización continua, similar al 46058C, introducido cuando el 46058C permaneció inactivo. Material estandarizado para el 46058C que cumple con estas especificaciones. No se dispone de pruebas, ya que no se mantiene un QPL.
UL94V0: Se refiere a la propiedad autoextinguible del recubrimiento conformado sobre un sustrato FR4. V0 es la categoría más alta alcanzable, seguida de V1 y V2.
Servicio de recubrimiento de PCB en MOKO Technology
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