¿Por qué aplicar revestimientos conformes de silicona en dispositivos electrónicos?

From smartphones and tablets to battery chargers and in-car electronics, the electronic components printed circuit boards (PCBs) contained are becoming smaller, more sensitive, and more closely placed. However, it’s not just PCB design rules that are currently changing. High humidity, thermal cycling, airborne contaminants, and physical stress, once primarily associated with military and industrial electronics, are now challenges for consumer and automotive electronics as well. Whether it’s a cell phone in a backpack or a PCB assembly in a car, electronics can be at risk. So why apply silicone conformal coatings to electronics?

Como recubrimiento polimérico, la silicona se utiliza ampliamente como material de recubrimiento conformado debido a su estructura única de cadena principal y bajas fuerzas intermoleculares, buena resistencia química y excelente resistencia a la temperatura, resistencia a la humedad, facilidad de operación y otras buenas prestaciones generales.

Los desarrollos tecnológicos actuales en la era del 5G requieren materiales que protejan contra la humedad y la contaminación, al mismo tiempo que respalden el ensamblaje de alto rendimiento y la sostenibilidad ambiental. En comparación con la técnica común de recubrimiento conformal, los revestimientos diseñados específicamente con ingeniería de silicona pueden proporcionar una protección fiable a alta temperatura, respaldar el ensamblaje de alto rendimiento, mejorar la eficiencia energética y la seguridad de los trabajadores, ofrecer soporte para la detección automatizada y el arco de alto voltaje, entre otros. Se cree que, en poco tiempo, los materiales conformales de silicona también contribuirán al desarrollo de la tecnología 5G y a diseños emergentes con un rendimiento excelente.

Aquí hay información al respecto:

• ¿Qué es un recubrimiento conformado de silicona?
• ¿Cuáles son las propiedades de los revestimientos de silicona?
• ¿Cómo utilizar el recubrimiento conformado de silicona?
• ¿Cómo curar el revestimiento conformado de silicona?
• ¿Cuáles son los estándares de los revestimientos conformados de silicona?
• ¿Cuáles son los factores que afectan a los revestimientos conformados de silicona?
• ¿Por qué elegir revestimientos conformados de silicona para la electrónica?
• ¿Cómo fabricar mejores revestimientos conformados de silicona?

1. ¿Qué es un recubrimiento conformado de silicona?

El revestimiento de silicona es un recubrimiento especialmente formulado que se utiliza para proteger las placas de circuitos impresos (PCB) y sus componentes y equipos electrónicos asociados de la erosión y el daño ambiental. Después del curado, el recubrimiento forma una película protectora transparente, con propiedades superiores de aislamiento, humedad, fuga, choque, polvo, corrosión, envejecimiento, resistencia a la corona y otras características.

2. ¿Cuáles son las propiedades de los recubrimientos de silicona?

En comparación con los revestimientos conformados de poliuretano o acrílicos, los recubrimientos de silicona tienen un rendimiento más excelente en los siguientes aspectos.

2.1 Resistencia a la temperatura

Los revestimientos de silicona tienen una excelente resistencia a altas y bajas temperaturas. No se descomponen fácilmente a altas temperaturas y permanecen flexibles a bajas temperaturas, por lo que pueden utilizarse en un amplio rango de temperaturas. Tanto en propiedades químicas como en propiedades físicas y mecánicas, la variación por temperatura es muy pequeña.

2.2 Resistencia a la intemperie

En los revestimientos de silicona, la cadena principal contiene enlaces silicio-oxígeno, no existen dobles enlaces, por lo que no se descomponen fácilmente por luz ultravioleta y ozono. La silicona tiene mejor estabilidad térmica que otros materiales poliméricos, así como resistencia a la irradiación y a la intemperie. La vida útil de la silicona en el entorno natural puede ser de varias décadas.

2.3 Propiedades eléctricas

Los revestimientos de silicona tienen buenas propiedades de aislamiento eléctrico; su pérdida dieléctrica, resistencia a la tensión, resistencia al arco, resistencia a la corona, resistividad volumétrica, resistividad superficial, etc., están entre los mejores materiales aislantes, y sus propiedades eléctricas se ven muy poco afectadas por la temperatura y la frecuencia. Además, la silicona también tiene una excelente hidrofobicidad, lo que significa que en condiciones de alta humedad aún conserva altas propiedades eléctricas y es un material de aislamiento eléctrico más estable.

2.4 Resistencia a los choques

Debido a la flexibilidad de la cadena molecular de silicona, se cura formando un coloide elástico de alta calidad, por lo que posee un excelente rendimiento sísmico y las vibraciones no dañan fácilmente las piezas.

2.5 Resistencia al moho

El revestimiento de silicona, debido a la baja energía superficial de la película de pintura curada, dificulta la adherencia de moho a su superficie, y su estructura esquelética de silicio-oxígeno no se degrada fácilmente por el moho, lo que le confiere una buena resistencia antimoho.

En resumen, los recubrimientos conformes de silicona son ampliamente utilizados en condiciones de alta temperatura (>120ºC), alta humedad, rica en medios químicos, medios corrosivos, o propensa a la corrosión por moho del entorno. Estos entornos hostiles no tienen comparación con otros materiales.

XJY-8206 Metilo VMetil Vinil MQ Ssilicona Rresina es una resina en polvo sólida, esta resina puede utilizarse como relleno reforzante para caucho de silicona en moldeo por adición, como material base para silicona de alta transparencia y alta dureza, y para mejorar el rendimiento de los revestimientos conformados.

XJY-8206N Metil Vinil MQ + Polidimetilsiloxano vinílico es una resina líquida incolora y transparente, compuesta por resina silicona vinílica MQ y aceite silicona vinílico. Posee efectos de endurecimiento duraderos y satisfactorios, también puede mejorar el índice de protección solar y la resistencia al amarilleamiento, y puede utilizarse para fabricar siliconas de alta transparencia conformado recubrimientos, que facilitan la observación del interior de la placa de circuito impreso.

3. ¿Cómo utilizar el recubrimiento conformado de silicona?

3.1 Pulverización manual

La pulverización puede realizarse mediante latas de aerosol o pistolas rociadoras manuales, generalmente utilizadas para producción de pequeños lotes. Este método requiere más tiempo que el equipo de pulverización automática y exige mayor nivel del personal aplicador, con estabilidad ligeramente menor entre lotes.

3.2 Pulverización selectiva

Este es un proceso automatizado de recubrimiento conformado que utiliza una trayectoria de pulverización programable para aplicar recubrimientos adaptados a áreas específicas de la placa. El proceso es adecuado para producción de alto volumen y reduce la necesidad de enmascaramiento. El proceso de pulverización selectiva requiere alto tiempo de secado superficial y viscosidad del recubrimiento, siendo necesario ajustar y desarrollar los parámetros del proceso.

3.3 Inmersión

La placa de circuito se sumerge en la solución de recubrimiento conformado de silicona y luego se retira. El espesor por inmersión depende de la velocidad de inmersión, velocidad de retirada, tiempo de inmersión y viscosidad. También puede utilizarse para producción en masa. La inmersión solo es posible cuando ambos lados de la placa requieren recubrimiento y las áreas que no lo necesitan deben enmascararse.

3.4 Aplicación con brocha

Este es un método de aplicación simple que generalmente se utiliza principalmente para producción de pequeños lotes o para reparaciones y retrabajos. Simplemente aplique el recubrimiento uniformemente sobre el sustrato con brocha.

4. ¿Cómo curar el recubrimiento conformado de silicona?

Los recubrimientos de silicona generalmente siguen el mecanismo de curado por humedad. El material de silicona reacciona con la humedad ambiental para formar un recubrimiento curado. El proceso inicial de curado por humedad usualmente va acompañado de evaporación de solvente. A medida que el solvente portador se evapora, la humedad reacciona con el material de silicona y comienza el proceso de curado.

Durante la aplicación en PCB, la humedad del aire inicia una reacción en cadena polimérica que convierte polímeros húmedos (moléculas poliméricas de menor peso molecular) en polímeros sólidos (macromoléculas poliméricas de mayor peso molecular). El curado y secado ocurren simultáneamente. El calentamiento puede acelerar la velocidad de curado del recubrimiento de silicona, pero debe prestarse atención al recubrimiento antes del calentamiento para asegurar que las burbujas de aire hayan sido eliminadas; de lo contrario, es necesario extender el tiempo de reposo del recubrimiento en condiciones ambientales.

5. ¿Cuáles son las normas de los recubrimientos conformados de silicona?

Los dos estándares más importantes para recubrimientos adaptados son la norma IPC-CC-830B y la certificación de retardante de llama UL94. Al seleccionar materiales de recubrimiento, es crucial examinar si cumplen con los requisitos de estos dos estándares.

IPC-CC-830B: El estándar se originó a partir de la norma militar MIL-I-46058C (que ha expirado). IPC-CC-830B contiene una serie de ítems de prueba, principalmente: requisitos de inspección y pruebas.

(1) Requisitos de materiales: material, vida útil, curado.

(2) Requisitos químicos: prueba FTIR de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier.

(3) Requisitos de logística: apariencia, viscosidad, fluorescencia, resistencia al moho, flexibilidad, inflamabilidad.

(4) Requisitos eléctricos: tensión de ruptura dieléctrica (DWV).

(5) Requisitos ambientales: resistencia de aislamiento en ambientes húmedos, choque térmico, estabilidad hidrolítica (envejecimiento por temperatura y humedad).

(6) Requisitos especiales: UL746E, prueba de niebla salina, etc.

6. ¿Cuáles son los factores que afectan a los recubrimientos conformados de silicona?

La humedad y la contaminación son dos de los factores más comunes que afectan el desempeño.

Si la humedad se acumula en la superficie de la placa o en los huecos del revestimiento conformado, puede ocurrir corrosión y mitigación electroquímica (ECM) entre los conductores, y la migración de productos de corrosión en la superficie del PCB puede causar cortocircuitos eléctricos y fugas de corriente. Una limpieza inadecuada o una aplicación incorrecta de los revestimientos conformados suele ser la causa de una protección insuficiente del área del PCB. Además, el polvo o los residuos que introducen contaminación a través del revestimiento por penetración de aire también son resultado de una selección y aplicación inadecuadas del recubrimiento. Se necesita una selección y aplicación adecuadas de los materiales conformados para mitigar estos riesgos.

A medida que se desplieguen más redes móviles de quinta generación, más diseños electrónicos incorporarán tecnología 5G para permitir una conectividad más rápida, mayor rendimiento y mayor capacidad. Sin embargo, la mayor densidad de potencia asociada con la electrónica 5G generará niveles más altos de calor, lo que reducirá la vida útil de los PCB, las soldaduras y los componentes, imponiendo mayores exigencias técnicas a los materiales de revestimiento conformado.

7. ¿Por qué elegir recubrimientos conformados de silicona para la electrónica?

Al seleccionar un material de recubrimiento conformado para un dispositivo electrónico, es posible que se encuentre con una variedad de materiales al mismo tiempo, tales como siliconas, acrílicos, uretanos, epóxicos, etc. Entre estos materiales, la silicona presenta propiedades más equilibradas y características sobresalientes. Los materiales conformados de silicona ofrecen numerosas ventajas, como resistencia a productos químicos, humedad y contaminación, suavidad, flexibilidad, alivio de tensiones e idoneidad para producción de alto volumen.

La estabilidad hidrolítica de los materiales conformados es crucial, ya que el 5G requerirá más torres, estaciones base y transmisores, todos ellos equipos importantes que necesitan estar expuestos a condiciones climáticas exteriores como alta humedad y lluvia. Los materiales conformados de silicona permiten que el vapor de agua pase más rápidamente que otros materiales de recubrimiento conformado. No obstante, es el agua líquida, no el vapor de agua, la que causa corrosión. Con el tiempo, otros tipos de materiales de recubrimiento conformado tienden a absorber más agua líquida que los materiales conformados de silicona, lo que incrementa el riesgo de corrosión.

Los recubrimientos conformados de silicona resisten temperaturas más elevadas y proporcionan una resistencia al calor más duradera, manteniendo al mismo tiempo una estabilidad de rendimiento a largo plazo. Debido al bajo módulo, los materiales conformados de silicona también pueden absorber tensiones y proporcionar buena adhesión; muchos sustratos que utilizan materiales conformados de silicona frecuentemente no requieren el uso de un imprimante para lograr buenos resultados conformados y mejorar la productividad.

 

8. ¿Cómo se fabrican los recubrimientos conformados de silicona?

Compared with other polymer materials(acrylic conformal coating, epoxy conformal coating, urethane conformal coating, parylene conformal coating), silicone conformal coatings have stability in wide temperature range, weather aging, electrical insulation, ozone resistance, water repellent, flame retardant, non-toxic, non-corrosive and physiologically inert and many other excellent properties, some varieties also have oil resistance, solvent resistance, resistance to irradiation properties, widely used in electronic devices, and silicone conformal coating has less cost than vapor deposition method used for parylene conformal coating. How to improve the competitiveness of your products and improve conformal coating formulation?

Siliconas XJY es uno de los principales resina de silicona MQ y Silicona VMQ fabricantes en China, con más de 30 años de experiencia en I+D y fabricación en la industria de la silicona, así como más de 15 patentes relacionadas y soporte técnico. Nuestra productos de resina de silicona puede satisfacer las necesidades de recubrimientos conformados de silicona y apoyar la oferta de soluciones personalizadas diversificadas.