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Techniques

Nouvelle technologie de Conformal coating pour la protection des cartes électroniques

Publication: Décembre 2016

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En plus des chimies historiques : acrylique, polyuréthane et silicone, Humiseal a développé un conformal coating en caoutchouc synthétique qui présente des performances supérieures pour une protection optimale de l’électronique...
 

Notre gamme de caoutchouc synthétique offre une plus grande température de fonctionnement et présente des propriétés mécaniques supérieures par rapport aux chimies traditionnelles. Ces produits ont été développés pour résister aux conditions difficiles dans les environnements les plus sévères exigées dans les domaines de l’aéronautique ou de l’automobile.

Les conceptions électroniques actuelles continuent de réduire la taille et l’espace entre les composants tout en augmentant la densité et les fonctionnalités. Par conséquent, les exigences de température de fonctionnement augmentent en même temps que les exigences de fiabilité à long terme. Pour ces raisons HumiSeal a introduit une gamme de produits en caoutchouc synthétique qui présentent des performances supérieures dans des environnements sévères. Ces produits ont acquis des qualifications mondiales importantes dans l’industrie automobile en autre.

Ce schéma synthétise la sélection du produit en fonction de la température de fonctionnement maximale.

Lorsque la plupart des applications nécessitent une température de fonctionnement maximale de 125 ° C les vernis acrylique ou polyuréthane à base de solvants sont bien adaptés. Pour des températures au-dessus de 150°C les vernis sans solvants silicones ou à polymérisation UV ont démontrés d’excellentes propriétés. Toutefois, les vernis UV ou silicone entrainent des changements radicaux du processus d’application et de polymérisation qui nécessiterons des investissements en termes d’équipements (par exemple fours UV).

La gamme de vernis à base de caoutchouc synthétique offre donc une solution intermédiaire, résistant à des températures de fonctionnement jusqu’à 150°C, sans aucune modification de process par rapport à un vernis acrylique ou polyuréthane solvantés.

Les principaux avantages des vernis caoutchoucs sont :

- Une Excellente protection contre l’humidité en raison de leur faible perméabilité à la vapeur d’eau (MVP),

- Haute flexibilité et une faible contrainte sur les composants en raison de leur faible coefficient de dilatation thermique(CTE) et leur faible module de Young (Yg),

- Excellentes propriétés mécaniques en choc thermique,

- Des températures de fonctionnement plus élevées,

- Excellente adhérence sur différents types de substrats.

Les principaux avantages en termes d’application sont :

- Les méthodes d’application (sélective, trempage, pulvérisation, pinceau),

- Séchage rapide par évaporation du solvant (pas de réticulation),

- Solvants non toxiques (conforme REACH - ECHA)

- Compatibilité accrue avec les procédés NO CLEAN,

- La reprise et la réparation sont faciles.

De plus les caoutchoucs synthétiques répondent aux exigences de l’IPC -CC- 830 (classe AR), ainsi que de nombreuses normes OEM automobile. Ils sont également UL 94.

Les propriétés électriques des vernis sont représentées sur la figure 2 ci-après par famille de produit. Le test a été effectué sur les coupons de test IPC- B24 selon IPCCC- 830. On peut constater que la technologie de caoutchouc synthétique présente des performances similaires aux acryliques en termes de résistance d’isolement (MIR) et sont meilleurs que les polyuréthanes, les silicones et les vernis à polymérisation UV.

Test de perméabilité à la vapeur d’eau (MVP)

Nous avons effectué un test selon la norme ASTM-D - 398 afin d’évaluer la vitesse à laquelle la vapeur d’eau passe à travers le vernis. La perméabilité à la vapeur d’eau est présentée dans la figure 3 ci-après par famille de produit. Les cellules d’essai ont été placés dans une chambre environnementale à 25 ° C et 90% RH et le gain de poids a été contrôlée régulièrement. On peut voir sur la figure 3 ci-dessous que la technologie du caoutchouc synthétique présente le meilleur résultat, très proches des performances des vernis UV. Même à 200 microns, un vernis silicone n’est pas aussi performant qu’un caoutchouc synthétique à 50 microns.

Les propriétés mécaniques des vernis caoutchouc ont été comparés aux matériaux acryliques. Les résultats sont présentés sur ce graphe. Le module de Young, l’allongement, et le CTE (coeffficent d’expansion thermique) - au-dessus en en dessous du Tg, ont été mesurés à l’aide de divers instruments d’analyse et de méthodes d’essai. On peut voir dans ce graphique que la technologie caoutchouc synthétique a des propriétés mécaniques supérieures par rapport à l’acrylique (faible Yg, un étirement élevé, faible CTE).

Compatibilité No-clean

La compatibilité NO Clean a été évaluée sur des cartes équipées en se concentrant sur une zone spécifique. La technologie Pin & Paste peut conduire à des quantités élevées de résidus flux que le vernis doit recouvrir. Par conséquent, nous avons utilisé cette carte comme le pire scénario afin d’évaluer la compatibilité des matériaux . les essais de choc thermique ont été réalisés pour 1000 cycles à -40 ° C / + 85 ° C, taux de changement (ROC) < 1min , et des paliers de 30min. Une inspection visuelle a été réalisée sous lumière UV pour évaluer la performance des matériaux. On peut voir dans sur ces images que la technologie de caoutchouc synthétique a une compatibilité aux résidus no clean bien supérieure à l’acrylique. Comme on peut le voir, il n’y a aucun signe de fissuration / délamination à la fin du test.

Test à haute température

Différents types d’essais à haute température ont été effectuées à l’aide de 3 régimes de test différents :

- 1000 heures à 130 ° C et 140 ° C pour simuler une exposition continue à long terme,

- 5 min à 180 ° C pour simuler de courtes excursions à haute température et enfin

- 3000 heures à 150 ° C, afin de vérifier le vieillissement. Les propriétés mécaniques telles que l’allongement, la résistance à la traction et le module de Young ont été contrôlés pour vérifier si l’exposition à haute tempérainterieur avait un effet néfaste sur les propriétés du matériau :

1 000h at 130°C-140°C : Les propriétés mécaniques de deux vernis caoutchoucs ont été mesurées après exposition à 1,000h à 130 ° C et 140 °C. Les résultats sont présentés sur la figure 6 cidessous. La résistance à la traction, l’allongement et le module de Young ont été mesurés après l’exposition à haute température. Il n’y avait pas de changement significatif observé par rapport à la valeur requise (< 30%). Par conséquent, l’exposition de 1,000h à 130 ° C et 140 ° C pour caoutchouc synthétique 1 et 2 n’a pas d’incidence sur les propriétés mécaniques du matériau.

5 minutes at 180°C : Ce test simule un pic très court à haute température. Là encore, les propriétés mécaniques d’un matériau en caoutchouc synthétique a été mesurée après avoir été exposé pendant 5 minutes à 180 ° C. Les résultats sont présentés sur la figure 7 ci-dessous. Résistance à la traction et l’extension ont été mesurés après exposition à haute température. Aucun changement n’a été observé par rapport aux valeurs initiales des propriétés testées. Par conséquent, l’exposition de 5 minutes à 180 ° C n’a pas affecté les propriétés mécaniques du matériau.

3,000h at 150°C : Les propriétés mécaniques ont été mesurées à température ambiante (23°C) et à – 40°C avant et après avoir été exposés 3,000h à 150 ° C. Les résultats sont présentés dans ce graphique. Nous avons observé un changement notable de la résistance à la traction, de l’allongement et du module de Young avec le caoutchouc synthétique 1 qui a perdu ses propriétés mécaniques d’origine. Par contre aucun changement significatif n’a été observé avec le caoutchouc synthétique 2 par rapport aux valeurs initiales. L’exposition à 150 ° C n’a donc pas eu d’effet négatif sur les propriétés mécaniques du caoutchouc synthétique n° 2.

En résumé

Les caoutchoucs synthétiques sont les seuls vernis qui permettent aux utilisateurs d’obtenir de meilleures performances en termes de protection en particulier à hautes températures et dans les environnements sévères. Ils présentent une excellente protection contre l’humidité, des propriétés mécaniques supérieures, des températures de fonctionnement continu plus élevés et une meilleure compatibilité avec les résidus no clean par rapport aux matériaux traditionnels de type acrylique. Les vernis caoutchoucs offrent une solution de performance beaucoup plus élevé que les vernis traditionnels sans aucun changement de process d’application et de polymérisation.

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