Por que você não deve aplicar cola isolante diretamente em placas lógicas da perspectiva de componentes eletrônicos?

 Recentemente, um cliente da Coreia do Sul, ao perguntar sobre um kit de tela LCD de 15,6 polegadas, teve uma dúvida sobre a aplicação de cola isolante.

Com mais de 20 anos de experiência em produção e design, nossos engenheiros forneceram a seguinte resposta:
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As placas lógicas, como as placas de circuito impresso (PCBs), são os centros nervosos dos dispositivos eletrônicos, abrigando um complexo

rede de componentes eletrônicos. Embora a ideia de aplicar cola isolante diretamente em uma placa lógica possa parecer atraente para proteção, isso pode levar a vários problemas críticos da perspectiva do componente eletrônico:

1. Interferência de desempenho elétrico

A cola pode penetrar em pequenos espaços entre os terminais ou pads dos componentes (geralmente menores que 0,5 mm). Essa intrusão pode aumentar a capacitância parasita ou reduzir a resistência do isolamento. Em circuitos de alta frequência, mesmo uma pequena alteração nesses parâmetros pode distorcer ou atenuar severamente os sinais. Por exemplo, em módulos de comunicação 5G operando em frequências de vários gigahertz, um pequeno aumento na capacitância parasita devido à cola pode levar a perdas significativas de sinal.

Algumas colas contêm impurezas iônicas. Com o tempo, sob a influência de um campo elétrico e umidade, essas impurezas podem causar migração eletroquímica (ECM). O ECM pode criar caminhos condutores entre componentes adjacentes, resultando em falhas de curto-circuito.

2. Dano por Estresse de Expansão Térmica

O coeficiente de expansão térmica (CTE) de colas comuns geralmente não corresponde ao do substrato FR4 (cerca de 17 ppm/℃). Durante variações de temperatura, normalmente de -40℃ a +85℃ em aplicações industriais, o CTE incompatível gera tensão nas juntas de solda dos componentes.

Componentes como pacotes de matriz de esferas e grades (BGA), que têm esferas de solda muito pequenas (com um diâmetro de apenas 0,3 mm), são particularmente vulneráveis. O estresse pode causar rachaduras nas esferas de solda. De acordo com a norma IPC - J - STD - 020, a tensão nas juntas de solda deve ser inferior a 10 MPa para garantir uma operação confiável.

3. Deterioração do desempenho de dissipação de calor

As colas geralmente têm baixa condutividade térmica, geralmente menor que 0,2 W/(m·K), enquanto a do ar é de 0,026 W/(m·K). Embora possa parecer contra-intuitivo que uma camada de cola piore a dissipação de calor em comparação com o ar, na prática:

Uma camada de cola de 1 mm de espessura pode aumentar a temperatura de junção de dispositivos de energia em aproximadamente 15°C, conforme medido com base no padrão JEDEC JESD51-2. Em aplicações de alta potência, como CPUs de servidores, esse aumento de temperatura pode acionar mecanismos de proteção contra superaquecimento, reduzindo o desempenho do dispositivo.

4. Perda de Manutenibilidade

Colas à base de epóxi, uma vez curadas, podem ter uma resistência ao cisalhamento de mais de 20 MPa. Ao tentar remover componentes para reparo ou substituição:

Para componentes de pacote quádruplo plano (QFP) com passo mínimo de 0,4 mm, a força necessária para remover o componente pode causar deformação do chumbo.

No caso de pacotes BGA, as almofadas de solda, que têm apenas 0,25 mm de diâmetro, provavelmente serão arrancadas.

Sensores delicados, como giroscópios MEMS, podem ser facilmente danificados durante o processo de desmontagem.

5. Problemas de compatibilidade de materiais

Algumas colas com agentes de cura ácidos, como aminas, podem corroer a folha catódica dos capacitores eletrolíticos de alumínio, que tem menos de 10 μm de espessura. Essa corrosão pode levar à falha do capacitor, afetando a filtragem da fonte de alimentação e a estabilidade do circuito.

Colas curadas por UV podem amarelar quando expostas à luz ultravioleta por um longo período. Essa descoloração pode interferir na operação de dispositivos optoeletrônicos, como módulos de fibra óptica, pois pode absorver ou espalhar sinais de luz.

Alternativas Profissionais

Recomenda-se a utilização de revestimentos conformes que estejam em conformidade com a norma IPC - CC - 830B, como o Parylene C. O parileno C, com espessura de 1 - 5μm, oferece:

Alta rigidez dielétrica de mais de 400 V/μm, garantindo excelente isolamento elétrico.

Um CTE que se assemelha muito ao dos materiais comuns de PCB (cerca de 30 ppm/℃), minimizando o estresse térmico.

Uma taxa de permeabilidade à umidade muito baixa, inferior a 0,1 g/m²·dia, protegendo os componentes da degradação relacionada à umidade.

Ele também pode passar pela certificação UL746E, indicando sua confiabilidade e segurança.

Em cenários especiais, tecnologias de nanorrevestimento, como revestimentos à base de siloxano, podem ser consideradas. Esses revestimentos têm um ângulo de contato de mais de 110°, proporcionando excelente hidrofobicidade. Eles podem atingir uma classificação de impermeabilidade IPX8 e ainda permitir permeabilidade a gases, o que é crucial para algumas aplicações.