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Revestimentos isolantes extremamente resistentes

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Electrolube testa dois revestimentos isolantes de dois componentes (2K)

Os requisitos de desempenho dos revestimentos isolantes continuam a se tornar cada vez mais desafiadores à medida que os produtos eletrônicos estão cada vez mais sujeitos a ambientes operacionais cada vez mais hostis. Simultaneamente, a legislação ambiental continua a evoluir, com ênfase na redução da utilização de solventes e das emissões de compostos orgânicos voláteis (COV). O uso de revestimentos conformais de silicone sem solventes está agora maduro, mas muitas vezes estes materiais não podem ser usados devido ao risco de contaminação de silicone , ou simplesmente à sua falta de eficácia protetora em ambientes extremos e agressivos, particularmente ambientes com gases altamente úmidos e corrosivos.

O uso de materiais curáveis por UV de componente único cresceu significativamente na última década, com a cura rápida produzindo benefícios de produtividade para muitos. No entanto, os atuais materiais UV de componente único muitas vezes sofrem de problemas de cura quando aplicados em placas contendo componentes elevados, que obscurecem a exposição à luz UV e requerem alturas de cura fora de foco, reduzindo a intensidade da luz e o grau de cura. Consequentemente, um mecanismo de cura secundário deve ser introduzido na cura por UV, tipicamente um mecanismo ativado por umidade ou por calor. É apresentada uma nova gama de revestimentos isolantes bicomponentes inovadores, isentos de compostos orgânicos voláteis, de cura rápida e de alto desempenho, concebidos para aplicação por revestimento seletivo. A química fundamental por trás dos novos materiais de revestimento '2K' da Electrolube não é nova, mas o processo de revestimento seletivo sem solvente 2K é um novo avanço tecnológico que permite que todos os benefícios dos materiais de revestimento 2K sejam alcançados. Os materiais 2K oferecem uma alternativa sem solventes aos materiais UV e de silicone , exigindo menos investimento de capital do que os materiais UV e melhorando o desempenho da maioria dos silicones em ambientes agressivos. A Electrolube submeteu a nova linha de revestimentos de silicone e UV da 2K a testes minuciosos, incluindo testes de choque térmico, névoa salina aprimorada, condensação e testes de gás de fluxo misto (MFG).

Avanços na tecnologia de revestimento isolante

Nas aplicações de revestimento, controlar a vazão em um nível adequadamente baixo e, ao mesmo tempo, manter as proporções de mistura corretas é o desafio e foi recentemente superado através do uso de bombas de cavidade progressiva de baixo volume especialmente desenvolvidas, conforme mostrado na Figura 1. Figura 1 PVA-Nordson As bombas controlam com precisão as taxas de fluxo de componentes individuais das formulações dentro de ± 1%, mantendo o controle da taxa de mistura volumétrica e garantindo a correção da cura e as propriedades dos materiais dispensados. Além disso, a velocidade do cabeçote de pulverização pode ser até três vezes mais rápida do que as aplicações tradicionais de pulverização com 100% de sólidos, reduzindo significativamente os tempos do ciclo de revestimento. Embora os materiais de revestimento 2K possam ser aplicados em camadas finas (50-75 μm), eles foram projetados, formulados e testados para serem aplicados em espessuras muito maiores (250-300 μm), para facilitar o encapsulamento superior de componentes e condutores. Um novo cupom de teste de resistência de isolamento de superfície (SIR) foi projetado para simular melhor os testes reais de revestimentos isolantes, que contêm matrizes de componentes não funcionais como parte dos padrões de teste SIR, mostrados na Fig. alinhar="alignnone" largura="1032"] Cupom de teste fig 2 Fig 2: Cupom de teste SIR preenchido pela Electrolube [/caption]

Teste de choque térmico

O choque térmico é um teste de tensão altamente acelerado, preferido em particular pela indústria de automação para avaliar a probabilidade de um revestimento rachar durante o serviço. Muitos revestimentos UV são incapazes de suportar os requisitos atuais de 1.000 ciclos de choque térmico sem rachar. Os seguintes revestimentos isolantes (mostrados na Tabela 1) foram aplicados em um Asymtek SelectCoat SL-940E (figura 2). Todos os revestimentos isolantes foram aplicados com uma espessura alvo mínima e máxima que proporcionou cobertura uniforme e atendeu aos padrões da indústria. Os revestimentos foram curados de acordo com as recomendações do fabricante e deixados por mais 4 semanas para permitir qualquer pós-cura. As placas foram então submetidas a 1000 ciclos de choque térmico (-40°C a +130°C) numa câmara ESPEC TSA-102EL. As placas foram examinadas visualmente com ampliação de 50x após 100 ciclos, 200 ciclos e depois a cada 200 a 1000 ciclos adicionais. Os resultados demonstram claramente que os materiais 2K tiveram um desempenho muito bom neste teste de choque térmico em comparação com materiais curáveis por UV concorrentes e por solvente (exemplos mostrados na Figura 2). Curiosamente, mesmo com 2,5X a espessura dos materiais UV, a capacidade de suportar ciclos de choque térmico foi significativamente maior e comparável ao desempenho dos materiais de silicone , que são conhecidos por serem bastante resistentes em testes de choque térmico. [id da legenda = "attachment_7521" alinhamento = "alignnone" largura = "980"] Tabela 1-revestimentos Tabela 1: Revestimentos conformais e espessuras testadas[/caption] falha por choque térmico

Névoa salina ativada

Após a conclusão do teste de choque térmico e inspeção visual, as placas foram submetidas a uma exposição de névoa salina por 96 horas (5% NaCl(aq)). Um resumo dos dados é mostrado na Figura 3, que mostra os valores médios do SIR do padrão IPC B-24 contidos no cupom. [id da legenda = "attachment_7523" alinhamento = "alignnone" largura = "1156"] Fig. 4: Resumo do teste de névoa salina ativa 4: Resumo do teste de névoa salina ativa[/caption] Os materiais 2K proporcionaram excelente resistência à névoa salina, tanto durante a fase úmida quanto após a secagem, em um nível semelhante ao dos materiais de silicone . Os materiais de uretano à base de UV e solvente que racharam durante o teste de choque térmico mostraram uma proteção relativamente fraca durante o teste e uma melhoria mínima no SIR após a conclusão do teste.

Teste de gás de fluxo misto

As placas foram então submetidas a um ambiente de gás corrosivo por 28 dias, de acordo com a IEC 68-2-60, classe 3, conforme mostrado abaixo na Tabela 2. Tabela 2: Ambiente de Teste de Gás de Fluxo Misto (MFG) As medições de SIR foram realizadas em condições ambientais de laboratório (25°C, 50% UR) antes do início do teste, em intervalos semanais e 24 horas após a conclusão do teste , conforme mostrado na Figura 4. Conforme previsto, os materiais que não apresentaram fissuras durante os testes de choque térmico anteriores tiveram melhor desempenho no teste de MFG. Os materiais de silicone mostraram comportamento semelhante aos materiais fissurados por UV neste teste, sugerindo que os materiais de silicone são bastante porosos a estes gases corrosivos. Os revestimentos 2K mais espessos e o material acrílico não rachado apresentaram propriedades de barreira muito boas contra esses gases corrosivos.

Teste de condensação de revestimentos isolantes

Os testes de condensação estão se tornando cada vez mais importantes, especialmente na indústria automotiva . Devido às inconsistências dos testes tradicionais, o Laboratório Nacional de Física do Reino Unido desenvolveu um teste de condensação alternativo onde as condições da câmara permanecem estáveis e a temperatura da peça de teste cai abaixo do ponto de orvalho, criando uma formação de orvalho controlada na superfície do resfriador. [id da legenda = "attachment_7528" alinhamento = "alignnone" largura = "1053"] largura= 6: Configuração do teste de condensação NPL usando placa de resfriamento para suprimir a temperatura do substrato abaixo do ponto de orvalho[/caption] Considerando dois pacotes comumente usados, Ball Grid Array (BGA) e Small Outline Integrated Circuit (SOIC), conforme mostrado na Figura 6, como representativo, então podemos ver como os níveis de proteção dos revestimentos isolantes variam com o ciclo de condensação nas figuras 8 e 9. Placa de teste SIR preenchida pela Electrolube mostrando locais de teste BGA e SOIC Figura 8 Inglês Fig 9 revestimentos Essencialmente, o SIR permaneceu constante durante os ciclos de condensação e secagem do material 2K em ambos os padrões, demonstrando que o material é muito eficaz barreira à condensação. O material acrílico também provou ser uma barreira consistente no componente SOIC, mas houve evidência de condensação penetrando sob o dispositivo BGA, que eventualmente secou, mas resultou em leituras mais baixas durante eventos de condensação. Os dispositivos não revestidos apresentaram quedas significativas no SIR durante eventos de condensação, e no dispositivo BGA tenderam a uma condição de curto-circuito e possível corrosão ou crescimento dendrítico.

Conclusão

A partir de testes rigorosos, os materiais de poliuretano 2K demonstram um desempenho impressionante em comparação com outros tipos de revestimento. O facto de poderem ser aplicados de forma espessa, sem fissuras durante os testes de choque térmico, permite um maior grau de cobertura dos condutores, resultando num melhor desempenho durante os testes de choque térmico, testes de névoa salina, testes de MFG e testes de condensação, tradicionalmente através de regimes de testes rigorosos. , comumente usado durante campanhas de qualificação automotiva . Autor: Alistair Little | Traduzido por Antala

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