I dispositivi elettronici svolgono un ruolo fondamentale nella nostra vita quotidiana. Tuttavia, sono estremamente vulnerabili all'ambiente esterno, che può comprometterne il funzionamento. È qui che entra in gioco il conformal coating dei PCB, che funge da barriera protettiva. In questo articolo, ci concentreremo sui diversi tipi di conformal coating e su come scegliere quello più adatto ai vostri progetti.
Perché il rivestimento conforme è importante per i PCB?
Un circuito stampato ben realizzato funziona in genere come previsto. Quando è esposto all'ambiente di lavoro, alcuni fattori esterni ne influenzano le prestazioni. Il conformal coating è una pellicola sottile applicata alla scheda per proteggerla da sostanze chimiche, polvere, umidità, sbalzi di temperatura, ecc. È come uno "scudo protettivo" che può prolungare la durata del circuito stampato, soprattutto in condizioni difficili. In caso contrario, le prestazioni tendono a deteriorarsi o addirittura a guastarsi prematuramente.
Diversi tipi di rivestimenti conformi per PCB
I rivestimenti conformi per circuiti stampati si distinguono per la loro composizione chimica, ognuno dei quali offre proprietà e vantaggi unici. Qui, esploreremo cinque dei tipi più comunemente utilizzati:
1. Resina acrilica (AR)
Il conformal coating acrilico è una scelta economica. Il rivestimento è facile da applicare e forma uno strato protettivo leggero e flessibile, generalmente applicato con spessori inferiori a 100 μm. Il rivestimento in resina acrilica polimerizza rapidamente, soprattutto se la resina acrilica contiene meno solventi, e può asciugare in superficie in pochi secondi o più di dieci secondi, con un notevole risparmio sui tempi di polimerizzazione. Pertanto, è adatto per la polimerizzazione UV e il rivestimento selettivo.
Il rivestimento acrilico per PCB non rilascia calore durante la polimerizzazione, il che non danneggia i componenti sensibili al calore. Una volta polimerizzato, questo rivestimento conformale non si restringe. Tuttavia, i rivestimenti acrilici sono più soggetti ad ammorbidimento e deformazione rispetto ad altri rivestimenti in ambienti ad alta temperatura. È anche sensibile ai solventi e può essere riparato sciogliendo una parte del rivestimento.
2. Resina uretanica (UR)
Il conformal coating uretanico è resistente all'usura e ai solventi, ed è disponibile in monocomponenti (1K) e bicomponenti (2K). Il materiale uretanico monocomponente è facile da applicare, ma il suo tempo di polimerizzazione è lungo. Il materiale uretanico bicomponente può polimerizzare in breve tempo e raggiungere il suo stato ottimale. Tuttavia, richiede un rapporto di miscelazione e un controllo di processo rigorosi.
Entrambi presentano una buona resistenza all'umidità, stabilità chimica e proprietà di isolamento elettrico. Data la loro buona stabilità chimica, è necessario utilizzare speciali agenti di sverniciatura per la sostituzione di componenti o la riparazione di circuiti stampati. Ciò comporta elevati costi di riparazione e difficoltà. La superficie rivestita in poliuretano può essere saldata, ma rimarrà un residuo marrone che comprometterà l'aspetto del circuito stampato.
3. Epoxy Resina (ER)
Il rivestimento conforme epossidico può formare una superficie dura e liscia, offrendo una buona resistenza chimica. Prima del rivestimento, è necessario aggiungere un cuscinetto attorno ai componenti fragili per proteggerli dall'elevato stress da ritiro durante il processo di polimerizzazione del rivestimento. Si tratta in genere di un materiale bicomponente con un tempo di polimerizzazione molto rapido e deve essere miscelato immediatamente prima dell'applicazione.
Una volta che il rivestimento si è indurito, è quasi impossibile rimuoverlo chimicamente, quindi il processo di riparazione risulta più difficoltoso. L'unico modo efficace per rimuovere o riparare il rivestimento è bruciarlo con un saldatore e raschiare via con un coltello, il che può danneggiare il prodotto.
4. Resina siliconica (SR)
Il rivestimento conforme in silicone offre un'eccellente protezione a temperature estreme (-100 ~ 200 °C) e una bassa perdita dielettrica. È adatto per circuiti stampati ad alta frequenza con resistori ad alta potenza. Il rivestimento è più spesso (0.03 ~ 0.50 mm), quindi può fissare parzialmente componenti o tracce, garantendo al contempo la protezione. I rivestimenti in resina siliconica non sono resistenti all'usura, ma flessibili e possono sopportare vibrazioni o lievi sollecitazioni meccaniche. Hanno una buona adesione alle superfici dei PCB e sono insolubili in solventi polari. Ancora più importante, la polimerizzazione UV può essere eseguita efficacemente anche in ambienti umidi.
5. Parilene (XY)
Il rivestimento protettivo in parilene deve essere applicato tramite un'apparecchiatura per deposizione da vapore, che può formare una pellicola uniforme, trasparente e priva di fori sulla superficie del PCB. Questo rivestimento protettivo non richiede polimerizzazione e non causa stress interni che possano danneggiare i componenti, offrendo eccellenti proprietà di isolamento elettrico. È il rivestimento protettivo più efficace per componenti ad alta frequenza, componenti ad alta densità e componenti ad alto isolamento. Tuttavia, la rimozione del rivestimento per rilavorazioni o riparazioni è piuttosto complessa.
Pros e Con di Eoh Cinformale Cavea Tipo
| Tipi | Vantaggi | Svantaggi |
| Acrilico Resina | - Basso costo e resistenza a un'ampia gamma di temperature (-60~130℃) -Facile da rielaborare e riparare -Buona resistenza all'umidità -Regolazione flessibile della viscosità - Elevata visibilità della fluorescenza | -Scarsa resistenza chimica -La viscosità può essere influenzata dalle condizioni di conservazione o dalla temperatura -Riattaccare in caso di alte temperature e umidità. -Alto VOC contenuto e infiammabilità |
| Silicone Resina | -Ampio intervallo di temperatura di funzionamento (-100 ~ 200°C) -Buona flessibilità ed eccellenti proprietà dielettriche -Buona resistenza all'umidità | - Bassa resistenza meccanica e non resistente ai graffi -CTE più elevato -Alcuni tipi di silicone sono polimerizzabili con l'umidità, richiedendo un'umidità controllata |
| Uretano Resina | -Buona resistenza all'umidità, stabilità chimica e proprietà di isolamento elettrico -Resistente all'abrasione e ai solventi | -Tempo più lungo per la completa polimerizzazione -Alto contenuto di COV - Tende a variazioni di stress interno in caso di grandi sbalzi di temperatura |
| Epoxy Resina | -Resistenza alla temperatura fino a 150 ℃ - Elevata durezza e resistenza all'usura -CTE basso e Tg alto -Buone proprietà dielettriche | -Difficile da rielaborare e riparare -Alcuni componenti fragili richiedono una protezione speciale -Richiede un rapporto di miscelazione preciso per una corretta polimerizzazione -La viscosità non è facile da mantenere |
| Parylene Resina | -Rivestimento ultrasottile e uniforme - Senza stress e non necessita di stagionatura -Resistente alla corrosione da basi, acidi e solventi organici -La biocompatibilità può essere utilizzata in campo medico | -Costi elevati -Difficili da riparare e rilavorare, richiedono attrezzature speciali -Necessita di attrezzatura CVD |
Come scegliere il rivestimento protettivo giusto per il tuo PCB?
Ora che abbiamo compreso le proprietà dei diversi rivestimenti conformi per PCB, quali fattori dovremmo considerare per scegliere il rivestimento più adatto al nostro progetto? Di seguito elenchiamo alcune considerazioni chiave:
Ambiente operativo
- Intervallo di temperatura: considerare la temperatura massima e minima di esercizio del PCB. La resina acrilica può resistere a temperature comprese tra -60 e 130 °C, il che la rende adatta alla maggior parte dei prodotti comuni. Per un intervallo di temperatura più ampio, è consigliabile scegliere una resina siliconica in grado di resistere a temperature comprese tra -100 e 200 °C.
- Umidità – Se la resistenza all’umidità è fondamentale, il parilene e alcuni uretani offrono la migliore protezione contro la trasmissione e l’assorbimento del vapore acqueo.
- Chimico – Per gli ambienti chimici corrosivi, il parilene e l'uretano hanno generalmente le migliori proprietà di barriera chimica.
Proprietà elettriche
- Rigidità dielettrica: deve essere superiore alla tensione massima sopportata dalle piste del PCB. Il parilene e il silicone hanno un'elevata rigidità dielettrica.
- Resistenza di isolamento: un valore megaohm più elevato indica un migliore isolamento elettrico, importante per evitare correnti di dispersione.
- Conduttività termica: si riferisce alla capacità di dissipare il calore, fondamentale per l'elettronica di potenza. Un rivestimento protettivo in silicone potrebbe essere una buona opzione.
Proprietà meccaniche
- Durezza – I rivestimenti più duri, come quelli epossidici e alcuni poliuretanici, garantiscono una maggiore resistenza all’abrasione.
- Flessibilità: i rivestimenti in silicone e parilene garantiscono flessibilità, importante per i circuiti flessibili dinamici.
- Adesione – Questa proprietà determina quanto bene un rivestimento si lega al Substrato PCB.
Costo Considerazione
Il costo è un fattore importante, che deve essere valutato in base ai requisiti specifici dell'applicazione, tra cui le condizioni ambientali, l'intervallo di temperatura e il livello di protezione richiesto. Il rivestimento protettivo acrilico offre un'opzione economica, ma fornisce solo una protezione generica. Per applicazioni impegnative e condizioni più difficili, è consigliabile optare per opzioni più costose come rivestimenti siliconici, epossidici, poliuretanici e parilene.
Applicazioni del rivestimento conforme nei PCB
In questa parte, descriviamo in dettaglio alcune applicazioni tipiche del rivestimento conforme; i fattori che incidono sulle prestazioni dei circuiti stampati variano da un settore all'altro.
Elettronica di consumo – L'elettronica di consumo, inclusi smartphone, elettrodomestici e tablet, risente principalmente dell'esposizione a umidità e polvere. Il rivestimento protettivo per PCB può migliorarne la resistenza a umidità e polvere, offrendo affidabilità e prolungandone la durata.
Industria automobilistica – I dispositivi elettronici nei veicoli sono soggetti a danni dovuti a vibrazioni, polvere, esposizione a sostanze chimiche e sbalzi di temperatura. Il rivestimento protettivo ne impedisce il funzionamento stabile anche in caso di esposizione prolungata a condizioni difficili.
Aeronautico e Difesa – A causa dei loro specifici ambienti di lavoro, i dispositivi elettronici devono soddisfare elevati requisiti e resistere a condizioni estreme. I rivestimenti per PCB possono proteggere i circuiti stampati di satelliti, aerei e apparecchiature militari da condizioni ambientali estreme (come l'alta pressione).
Elettronica marina – I navigatori si danneggiano facilmente a causa della salsedine e dell'umidità. Il rivestimento protettivo offre una barriera protettiva contro umidità e corrosione.
Medicale – I rivestimenti conformi per PCB possono isolare i dispositivi elettronici medicali da agenti chimici esterni o ambienti aggressivi. Questo aumenta notevolmente la longevità e l'affidabilità dei dispositivi medici, inclusi dispositivi indossabili per il monitoraggio della salute e pacemaker.
Industrial Control – Le apparecchiature elettroniche industriali sono esposte a sostanze chimiche, polvere e temperature estreme. I rivestimenti protettivi possono migliorarne l'affidabilità in ambienti difficili e ridurre i guasti.
Conclusione
Ovviamente, è essenziale valutare molti fattori nella scelta del rivestimento protettivo più adatto. Ogni rivestimento offre vantaggi e limiti specifici. Alcuni rivestimenti possono funzionare bene in ambienti umidi, mentre altri eccellono ad alte temperature. Tuttavia, non esiste un rivestimento protettivo migliore in assoluto, esiste solo quello che soddisfa le vostre esigenze. Se state cercando quello giusto per il vostro progetto, Raggiungici per la consulenza di esperti.
Domande frequenti sul rivestimento conforme
Posso usare il rivestimento conforme per l'impermeabilità?ING?
Il rivestimento protettivo aiuta a proteggere i dispositivi elettronici dall'umidità, ma è semipermeabile e non completamente impermeabile. Per ottenere una completa impermeabilità (ad esempio per applicazioni esterne o subacquee), è necessaria una sigillatura aggiuntiva.
Quale rivestimento conforme è il migliore?
Non esiste un tipo migliore, dipende dalle tue esigenze specifiche. L'acrilico è economico e può essere utilizzato per l'elettronica generale. Il silicone è utilizzato per applicazioni ad alta temperatura e il parilene può essere utilizzato per gli impianti medicali. L'elettronica industriale utilizza spesso il poliuretano, che richiede resistenza all'usura.
Quanto tempo impiega il rivestimento conforme a polimerizzare??
Il tempo di polimerizzazione dipende dal metodo di polimerizzazione. La polimerizzazione UV è rapida e solitamente completa in pochi secondi. Il calore può accelerare il processo di polimerizzazione, mentre l'essiccazione ad aria a temperatura ambiente richiede più tempo.
Qual è la differenza tra potting e conformal coating?
Il potting consiste nell'immergere completamente i componenti o i PCB in sostanze gelatinose o materiali protettivi liquidi (come silicone, poliuretano e resina epossidica). Il conformal coating è una sottile pellicola protettiva che riveste gli oggetti.
