¿Por qué no debería aplicar pegamento aislante directamente en las placas lógicas desde la perspectiva de los componentes electrónicos?

 Recientemente, un cliente de Corea del Sur, al preguntar sobre un kit de pantalla LCD de 15,6 pulgadas, tuvo una pregunta con respecto a la aplicación de pegamento aislante.

Con más de 20 años de experiencia en producción y diseño, nuestros ingenieros brindaron la siguiente respuesta:
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Las placas lógicas, como las placas de circuito impreso (PCB), son los centros nerviosos de los dispositivos electrónicos y albergan un complejo

red de componentes electrónicos. Si bien la idea de aplicar pegamento aislante directamente sobre una placa lógica puede parecer atractiva para su protección, puede generar varios problemas críticos desde la perspectiva de los componentes electrónicos.:

1. Interferencia en el rendimiento eléctrico

El pegamento puede filtrarse en los pequeños espacios entre los cables o almohadillas de los componentes (generalmente menos de 0,5 mm). Esta intrusión puede aumentar la capacitancia parásita o reducir la resistencia del aislamiento. En circuitos de alta frecuencia, incluso un ligero cambio en estos parámetros puede distorsionar o atenuar gravemente las señales. Por ejemplo, en los módulos de comunicación 5G que operan en frecuencias de varios gigahercios, un pequeño aumento en la capacitancia parásita debido al pegamento puede provocar pérdidas de señal significativas.

Algunos pegamentos contienen impurezas iónicas. Con el tiempo, bajo la influencia de un campo eléctrico y la humedad, estas impurezas pueden provocar migración electroquímica (ECM). El ECM puede crear rutas conductoras entre componentes adyacentes, lo que en última instancia provoca fallas por cortocircuito.

2. Daños por estrés por expansión térmica

El coeficiente de expansión térmica (CTE) de los pegamentos comunes a menudo no coincide con el del sustrato FR4 (aproximadamente 17 ppm/℃). Durante las variaciones de temperatura, típicamente de - 40 ℃ a + 85 ℃ en aplicaciones industriales, el CTE no coincidente genera tensión en las juntas de soldadura de los componentes.

Los componentes como los paquetes BGA (matriz de rejilla de bolas), que tienen bolas de soldadura muy pequeñas (con un diámetro de solo 0,3 mm), son particularmente vulnerables. La tensión puede provocar que las bolas de soldadura se agrieten. Según la norma IPC - J - STD - 020, la tensión en las uniones soldadas debe ser inferior a 10 MPa para garantizar un funcionamiento confiable.

3. Deterioro del rendimiento de disipación de calor

Los pegamentos generalmente tienen una conductividad térmica baja, normalmente inferior a 0,2 W/(m·K), mientras que la del aire es de 0,026 W/(m·K). Aunque podría parecer contradictorio que una capa de pegamento empeore la disipación del calor en comparación con el aire, en la práctica:

Una capa de pegamento de 1 mm de espesor puede aumentar la temperatura de unión de los dispositivos de potencia en aproximadamente 15 ℃, según lo medido según el estándar JEDEC JESD51 - 2. En aplicaciones de alto consumo, como las CPU de servidores, este aumento de temperatura puede activar mecanismos de protección contra sobrecalentamiento, lo que reduce el rendimiento del dispositivo.

4. Pérdida de mantenibilidad

Los pegamentos a base de epoxi, una vez curados, pueden tener una resistencia al corte de más de 20 MPa. Al intentar quitar componentes para repararlos o reemplazarlos:

En el caso de componentes de paquete plano cuádruple (QFP) con un paso de cable mínimo de 0,4 mm, la fuerza necesaria para retirar el componente puede provocar la deformación del cable.

En el caso de los paquetes BGA, es probable que las almohadillas de soldadura, que tienen solo 0,25 mm de diámetro, se desprendan.

Los sensores delicados, como los giroscopios MEMS, pueden dañarse fácilmente durante el proceso de desmontaje.

5. Problemas de compatibilidad de materiales

Algunos pegamentos con agentes de curado ácidos, como las aminas, pueden corroer la lámina del cátodo de los condensadores electrolíticos de aluminio, que tiene un espesor inferior a 10 μm. Esta corrosión puede provocar fallas en el capacitor, afectando el filtrado de la fuente de alimentación y la estabilidad del circuito.

Los pegamentos curados con rayos UV pueden amarillearse cuando se exponen a la luz ultravioleta durante un período prolongado. Esta decoloración puede interferir con el funcionamiento de dispositivos optoelectrónicos como los módulos de fibra óptica, ya que puede absorber o dispersar señales de luz.

Alternativas profesionales

Se recomienda utilizar recubrimientos conformados que cumplan con la norma IPC – CC – 830B, como el Parileno C. El parileno C, con un espesor de 1 - 5 μm, ofrece:

Alta rigidez dieléctrica de más de 400 V/μm, lo que garantiza un excelente aislamiento eléctrico.

Un CTE que coincide estrechamente con el de los materiales de PCB comunes (alrededor de 30 ppm/℃), lo que minimiza el estrés térmico.

Una tasa de permeabilidad a la humedad muy baja de menos de 0,1 g/m²·día, que protege los componentes de la degradación relacionada con la humedad.

También puede pasar la certificación UL746E, lo que indica su confiabilidad y seguridad.

En escenarios especiales, se pueden considerar tecnologías de nano-recubrimiento, como los recubrimientos basados ​​en siloxano. Estos recubrimientos tienen un ángulo de contacto de más de 110°, lo que proporciona una excelente hidrofobicidad. Pueden lograr una clasificación de resistencia al agua IPX8 y al mismo tiempo permitir la permeabilidad a los gases, lo cual es crucial para algunas aplicaciones.