Pourquoi ne devriez-vous pas appliquer directement de la colle isolante sur les cartes logiques du point de vue des composants électroniques ?

 Récemment, un client de Corée du Sud, alors qu'il se renseignait sur un kit d'écran LCD de 15,6 pouces, avait une question concernant l'application de colle isolante.

S'appuyant sur plus de 20 ans d'expérience en production et en conception, nos ingénieurs ont fourni la réponse suivante :
——————————————————————————————————————————————————————————————————————————-

Les cartes logiques, telles que les cartes de circuits imprimés (PCB), sont les centres nerveux des appareils électroniques, abritant un ensemble complexe de composants.

réseau de composants électroniques. Bien que l'idée d'appliquer de la colle isolante directement sur une carte logique puisse sembler attrayante pour la protection, elle peut entraîner plusieurs problèmes critiques du point de vue des composants électroniques.:

1. Interférence de performance électrique

La colle peut s'infiltrer dans les minuscules espaces entre les fils ou les pastilles des composants (généralement moins de 0,5 mm). Cette intrusion peut augmenter la capacité parasite ou réduire la résistance d’isolement. Dans les circuits haute fréquence, même une légère modification de ces paramètres peut gravement déformer ou atténuer les signaux. Par exemple, dans les modules de communication 5G fonctionnant à des fréquences multi-gigahertz, une petite augmentation de la capacité parasite due à la colle peut entraîner des pertes de signal importantes.

Certaines colles contiennent des impuretés ioniques. Au fil du temps, sous l’influence d’un champ électrique et de l’humidité, ces impuretés peuvent provoquer une migration électrochimique (ECM). L'ECM peut créer des chemins conducteurs entre des composants adjacents, entraînant finalement des défaillances de court-circuit.

2. Dommages dus à la dilatation thermique

Le coefficient de dilatation thermique (CTE) des colles courantes ne correspond souvent pas à celui du substrat FR4 (environ 17 ppm/℃). Lors de variations de température, généralement de - 40 ℃ à + 85 ℃ dans les applications industrielles, le CTE inadapté génère des contraintes au niveau des joints de soudure des composants.

Les composants tels que les boîtiers à billes et grille (BGA), qui comportent de très petites billes de soudure (d'un diamètre de seulement 0,3 mm), sont particulièrement vulnérables. La contrainte peut provoquer la fissuration des billes de soudure. Selon la norme IPC - J - STD - 020, la contrainte sur les joints de soudure doit être inférieure à 10 MPa pour garantir un fonctionnement fiable.

3. Détérioration des performances de dissipation thermique

Les colles ont généralement une faible conductivité thermique, généralement inférieure à 0,2 W/(m·K), tandis que celle de l'air est de 0,026 W/(m·K). Bien qu'il puisse sembler contre-intuitif qu'une couche de colle aggrave la dissipation de la chaleur par rapport à l'air, en pratique:

Une couche de colle de 1 mm d'épaisseur peut augmenter la température de jonction des dispositifs d'alimentation d'environ 15 ℃, telle que mesurée selon la norme JEDEC JESD51-2. Dans les applications à haute puissance telles que les processeurs de serveur, cette augmentation de température peut déclencher des mécanismes de protection contre la surchauffe, réduisant ainsi les performances de l'appareil.

4. Perte de maintenabilité

Les colles à base d'époxy, une fois durcies, peuvent avoir une résistance au cisaillement de plus de 20 MPa. Lorsque vous tentez de retirer des composants pour les réparer ou les remplacer:

Pour les composants à boîtier quadruple plat (QFP) avec un pas de broche minimum de 0,4 mm, la force requise pour retirer le composant peut provoquer une déformation des broches.

Dans le cas des boîtiers BGA, les pastilles de soudure, qui ne mesurent que 0,25 mm de diamètre, risquent d'être arrachées.

Les capteurs délicats, tels que les gyroscopes MEMS, peuvent être facilement endommagés lors du processus de démontage.

5. Problèmes de compatibilité des matériaux

Certaines colles contenant des agents de durcissement acides, comme les amines, peuvent corroder la feuille de cathode des condensateurs électrolytiques en aluminium, dont l'épaisseur est inférieure à 10 µm. Cette corrosion peut entraîner une défaillance du condensateur, affectant le filtrage de l'alimentation et la stabilité du circuit.

Les colles durcies aux UV peuvent jaunir lorsqu'elles sont exposées à une lumière ultraviolette à long terme. Cette décoloration peut interférer avec le fonctionnement des dispositifs optoélectroniques tels que les modules à fibres optiques, car elle peut absorber ou diffuser les signaux lumineux.

Alternatives professionnelles

Il est recommandé d'utiliser des revêtements conformes conformes à la norme IPC - CC - 830B, tels que le Parylene C. Le Parylène C, d'une épaisseur de 1 à 5 μm, offre:

Haute rigidité diélectrique de plus de 400 V/μm, assurant une excellente isolation électrique.

Un CTE qui correspond étroitement à celui des matériaux PCB courants (environ 30 ppm/℃), minimisant ainsi le stress thermique.

Un taux de perméabilité à l'humidité très faible, inférieur à 0,1 g/m²·jour, protégeant les composants de la dégradation liée à l'humidité.

Il peut également passer la certification UL746E, indiquant sa fiabilité et sa sécurité.

Dans des scénarios particuliers, des technologies de nanorevêtement, telles que les revêtements à base de siloxane, peuvent être envisagées. Ces revêtements ont un angle de contact supérieur à 110°, offrant une excellente hydrophobicité. Ils peuvent atteindre un indice d'étanchéité IPX8 tout en permettant la perméabilité aux gaz, ce qui est crucial pour certaines applications.