56 PCB Magazine settembre 2017

A proposito di PCB CC e incapsulamento…

a cura di Lamberto Visentin (ISCRA dielectrics)

L’applicazione di rivestimenti protettivi (conformal coating) su dispositivi elettronici è divenuta negli ultimi anni una lavorazione sempre più richiesta e non più prerogativa di alcuni settori quali l’automotive, l’aeronavale o l’aerospaziale. Ecco qualche consiglio da un’azienda specializzata in questo campo

▶ PRODUZIONE - CONFORMAL COATING

Il mercato offre ampia scelta per quanto riguarda i prodotti di rivesti-mento, di varia natura e tipologia a

seconda del tipo di impiego previsto. Anche le modalità di applicazione pos-sono essere diverse, in base alle esigen-ze produttive. ISCRA dielectrics, da lun-go tempo distributore di materiale iso-lante ad elevata tecnologia e di sistemi di dosaggio per liquidi, suggerisce alcu-ne tipologie di soluzione.

Vari i metodi

Un metodo semplice e molto diffu-so di applicazione di rivestimenti pro-tettivi è l’applicazione con bombolet-ta spray, confezione prevista dalla mag-gior parte produttori di vernici protet-tive. Tuttavia tale soluzione non è con-sigliabile in caso di produzioni elevate. Ecco allora che lo stesso tipo di prodot-

1. Il conformal coating è una fase fondamentale nella realizzazione di pcb 2. Un serbatoio pressurizzato alimentata la valvola dosatrice che deposita il prodotto sulla scheda

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to, fornito sfuso in vasi o secchi, può es-sere utilizzato con sistemi di verniciatu-ra a spruzzo. Sempre per produzioni li-mitate, la stesura manuale con pennel-lo è una soluzione molto praticata: in tal senso, un sistema composto da un ser-batoio pressurizzato e una valvola ma-nuale con ugello a pennello, consente di depositare il prodotto in modo accu-rato e senza sprechi. (Fig. 1)

L’utilizzo di un sistema robotizza-to garantisce precisione e ripetibilità nell’esecuzione del processo. La depo-sizione del prodotto può essere esegui-ta in vari modi: per caduta, per stesura o a spruzzo. Nel primo caso (Fig. 2), il prodotto viene immesso in un serba-toio pressurizzato che provvede ad ali-mentare una valvola dosatrice; la val-vola CV629, equipaggiata con un ugel-lo o ago di diametro appropriato, que-sta consente di depositare il prodotto

sulla scheda elettronica o sul dispositi-vo. La valvola può essere quindi mon-tata su un sistema robotizzato per un’esecuzione automatica del proces-so. Analogamente, la valvola può esse-re attrezzata con un ugello a pennello di piccole dimensioni, circa 5 millime-tri di diametro, permettendo la stesu-ra del prodotto sulla superficie da pro-teggere (Fig. 3). In entrambi i casi, il ro-bot consente di eseguire una deposi-zione selettiva del prodotto eseguen-do qualsiasi tipo di percorso al fine di ottenere il risultato voluto. Nel caso di

3. Nel caso di superfici più estese è possibile utilizzare una valvola a spruzzo 4. La valvola può essere attrezzata con un ugello a pennello per la stesura automatica del prodotto

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superfici più estese è possibile montare una valvola a spruzzo SV1000 per una dosatura più ampia e rapida (Fig. 4). Il controllo della valvola, con la centra-lina SVC100, permette una perfetta ne-bulizzazione del prodotto, ciò con va-rie possibilità di intervento su parame-tri quali anticipi e ritardi nei tempi di apertura della valvola e del getto d’a-ria di nebulizzazione. ISCRA dielectrics

suggerisce inoltre alcune tipologie di prodotto per l’isolamento delle schede elettroniche.

Dal rivestimento all’incapsulamento

ACC11 è una vernice isolante traspa-rente a base di resine viniliche (Fig. 5), normalmente utilizzata per creare un film protettivo non superiore a 40 μm di spes-sore. Di rapida essicazione, consente la protezione dall’umidità, dalle polveri e dai vapori in un range di temperatura che va da -30 °C a +140 °C.

Qualora sia richiesta una protezione maggiore, è possibile rivestire il dispositi-vo con ACC15, un silicone monocompo-nente a bassa viscosità, autolivellante, di rapida asciugatura, che permette di creare uno strato protettivo consistente, in gra-

do di assicurare una buona protezione e stabilità meccanica alla componentistica. Particolarmente indicato per condizioni critiche, l’ACC15 mantiene inalterate le sue caratteristiche in un intervallo di tem-peratura da -55°C a +200°C.

Una terza tipologia di isolamento, con-siste nell’incapsulamento completo del-la scheda o del dispositivo in un prodot-to che permetta di creare un corpo uni-co con l’involucro esterno. Questo pro-cesso è solitamente utilizzato nella pro-duzione di trasformatori, bobine, senso-ri, sonde, ma può essere utilizzato anche per isolare, proteggere o rendere inac-cessibile una qualunque scheda elettro-nica. MC62/W363 e PU314/PH114 sono due dei prodotti di punta propo-sti da ISCRA dielectrics per questo ge-nere di applicazioni: si tratta di sistemi a due componenti rispettivamente di na-tura epossidica e poliuretanica. Rigido il primo, morbido e flessibile il secondo, so-no due sistemi fluidi e facilmente colabili, autoestinguenti con omologazione UL e con buone caratteristiche elettriche, mec-caniche e di resistenza alla temperatura. Prerogative di questo tipo di prodotti so-no l’isolamento elettrico e la buona con-ducibilità termica, al fine di smaltire fa-cilmente il calore eventualmente generato dal dispositivo. Il sistema è composto ap-punto da due componenti, resina e indu-rente, che devono essere miscelati secon-do un rapporto ben definito, espresso co-me parti in peso o in volume. A miscela-zione avvenuta, inizia la reazione di po-limerizzazione che porta all’indurimento del prodotto. Il tempo necessario a com-pletare la reazione può variare da alcuni minuti a diverse ore, a seconda dalle ca-ratteristiche del sistema. Il dosaggio dei bicomponenti richiede pertanto delle so-luzioni specifiche. Nel caso in cui un bi-componente abbia un tempo di utilizzo piuttosto lungo, si può pensare di erogarlo come se fosse un monocomponente per mezzo di siringhe, dosatori elettropneu-matici e valvole, considerando però che a fine ciclo il prodotto tenderà comunque 6

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5. L’incapsulamento permette di creare un corpo unico con l’involucro esterno 6. Proporzionamento, miscelazione e dosaggio automatico permettono precisione e ripetibilità

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a indurire, con l’obbligo quindi di preve-dere un ciclo di lavaggio dell’attrezzatu-ra con solventi adeguati.

Proporzionamento, miscelazione e dosaggio automatico

Diversamente, si rende necessario l’u-tilizzo di un sistema di proporzionamen-to, miscelazione e dosaggio automatico (Fig. 6). Un dosatore per bicomponenti deve essere in grado di erogare in modo ripetitivo la quantità di prodotto deside-rata, correttamente proporzionata (resi-na-indurente) e miscelata. I due compo-nenti sono contenuti in due serbatoi di-stinti (a gravità o pressurizzati). Il propor-zionamento avviene solitamente in modo volumetrico, eseguendo cioè l’erogazione di una quantità calibrata in volume, grazie al movimento di due pistoni (resina-in-durente) opportunamente dimensionati. Resina ed indurente defluiscono poi se-paratamente in una testa di miscelazione, solitamente equipaggiata con un miscela-tore statico. Il passaggio dei due prodot-ti attraverso questo labirinto di elementi di forma elicoidale consente di ottenere una miscela omogenea. Questo principio è utilizzato nei dosatori a rapporto fisso di ISCRA dielectrics, nei modelli IOTA-RB e 2MIX-GM: il primo modello con-sente di erogare dosi che vanno da 0,02 a 5 cc mentre il secondo, più indicato per masse più consistenti, permette di arri-vare a dosi da 100 cc (Fig. 7). Un ter-zo modello, MASTER-RIM sfruttan-do un sistema di pompe ad ingranaggi, consente di eseguire grosse colate conti-nue di prodotto. Un pannello elettroni-co che permette di gestire separatamen-te la rotazione delle pompe consente di variare il rapporto di miscelazione. Il do-saggio di resine a due componenti è in realtà più complesso di quanto potreb-be sembrare a prima vista. Occorre con-siderare diversi aspetti tecnici: il rapporto di miscelazione, le viscosità dei due com-ponenti, a volte molto diverse, la natura e la composizione dei prodotti in relazione

alla compatibilità con i materiali e la pos-sibile usura degli stessi, le esigenze pro-duttive del cliente e altri fattori che – se sottovalutati – possono compromettere il risultato finale.

Robot e conformal coating

Al fine di automatizzare la deposizio-ne dei prodotti sopraccitati è possibile ricorrere a delle soluzioni robotizzate . La serie 7000 è una linea di robot car-tesiani disponibile nelle versioni a tre e quattro assi. I modelli si differenziano per l’area di lavoro: 150×200×50 mm (XYZ) nel modello più compatto, fino a 400×400×100 mm per il modello più esteso. L’interpolazione di tutti gli assi permette al robot di eseguire qualsia-si figura nello spazio: linee, archi, figu-re geometriche, percorsi tridimensio-nali oltre ovviamente alla semplice de-posizione per punti. In pochi minuti è possibile istruire un programma di lavo-ro e renderlo operativo grazie alle sem-plici funzioni di auto apprendimento. Il software è appositamente concepi-to per applicazioni di dosaggio di liqui-di e permette pertanto di ottimizza-

re l’esecuzione grazie a molteplici set-taggi e impostazioni. Discorso analo-go per la serie 9000 Gantry dove tut-tavia le prestazioni in termini di veloci-tà sono maggiori. L’area di lavoro rag-giunge 800×600×200 mm con il mo-dello più grande. L’architettura di que-sta serie di robot permette un migliore utilizzo su linee automatizzate. La strut-tura robusta consente il montaggio di dispositivi voluminosi quali il già citato dosatore IOTA per prodotti a due com-ponenti. Questa soluzione permette di colare il bicomponente direttamente sul dispositivo in modo automatico e ripetitivo, con precisione e senza spre-co di prodotto.

Nella propria sede di Conegliano in provincia di Treviso, ISCRA dielectrics ac-coglie i propri clienti per visionare le va-rie soluzioni, per ciò che riguarda i pro-dotti ma anche e soprattutto per vedere all’opera le varie soluzioni di dosaggio. La possibilità di eseguire test preliminari secondo le richieste del cliente, consen-te altresì di valutare eventuali problema-tiche nascoste, a volte non preventivabi-li in un settore mai scontato come quel-lo del dosaggio dei liquidi.� ©

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7. 2 MIX-GM, un dosatore per bi-componenti che permette di dosare fino a 100 cc

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