El revestimiento protector de los conjuntos electrónicos es cada vez más importante debido a diversas tendencias tecnológicas.
Los accionamientos eléctricos sustituyen cada vez más a los motores de combustión. Por otra parte, los nuevos estándares de comunicación y las aplicaciones de IA plantean mayores exigencias de protección contra el aislamiento, la corrosión y la contaminación. Los institutos de investigación de mercado predicen que las ventas del sector de los revestimientos conformados se duplicarán de aquí a 2035 [1,2]. Se prevé que Alemania tenga uno de los mayores potenciales de crecimiento de Europa.
Procesos de pulverización en auge
Hay dos métodos de recubrimiento con gran potencial de crecimiento: la deposición química de vapor con parileno para aplicaciones de alta tecnología y semiconductores, y el recubrimiento por pulverización con materiales sin COV y de curado UV para aplicaciones industriales. Los acrilatos y las siliconas constituyen la mayoría de los materiales utilizados en el recubrimiento por pulverización, y los acrilatos son los preferidos en electrónica por su rentabilidad y reutilización. Las siliconas se utilizan cada vez más en la electromovilidad y en todos los ámbitos en los que predominan las altas temperaturas y las condiciones ambientales adversas.
Las ventajas del proceso de pulverización son el bajo consumo de material, la rapidez, la repetibilidad y la flexibilidad para diferentes componentes y diseños de ensamblaje. Con la creciente presión para reducir costes al tiempo que se aumenta la calidad, se trata de ventajas significativas. Ambos procesos de recubrimiento producen espesores de capa más finos. Como las variantes sin disolventes que cumplen la normativa REACH apenas pierden volumen durante el secado, la capa húmeda corresponde aproximadamente al grosor de la capa en estado seco. La tabla 1 muestra los grosores de capa típicos de los materiales tras el secado.
| Material de revestimiento | Grosor de la capa |
| Acrílico (AR), Epoxi (ER), Uretano (UR) | 30-130 µm |
| Silicona (SR) | 50-210 µm |
| Parileno (XY) | 10-50 µm |
Los revestimientos más finos no sólo ofrecen la ventaja de un menor consumo de material, sino también la de un secado más eficaz y rápido. Además, los estudios han demostrado que los espesores de revestimiento más finos son mucho más fiables. Esto puede aumentarse significativamente mediante un secado UV optimizado con luz UVA concentrada. Los diagramas 1 y 2 muestran la influencia del grosor de la laca y el secado. Para el secado UVA puro se optimizaron dos materiales de lacado en cuanto a su absorción de luz UVA.
Diagrama 1: Comparación de la fiabilidad de la radiación UVA pura frente al espectro UV completo con un grosor de laca de 60 μm.
Diagrama 2: Comparación de la fiabilidad de la radiación UVA pura frente al espectro UV completo a 120 μm de espesor de lacado
Medición del espesor de revestimiento para revestimientos finos
Fig. 2: Escaneado linealLos recubrimientos más finosno solo requieren una técnica de aplicación más precisa, sino también un método fiable para comprobar el grosor del recubrimiento. Como demuestran los estudios de Humiseal, aplicar demasiado material tiene un efecto negativo sobre la fiabilidad. Lo mismo ocurre con los revestimientos demasiado finos.
Los métodos tradicionales de medición del grosor del revestimiento, como la medición manual con micrómetros o las pruebas destructivas, no son adecuados en un entorno de producción. Llevan mucho tiempo, son propensos a errores e interrumpen el proceso de producción. Las pruebas en línea son esenciales para no interrumpir el flujo de producción y, al mismo tiempo, proporcionar datos precisos sobre el grosor del revestimiento en tiempo real.
La importancia de la inspección en línea
En la producción electrónica actual, las exigencias de calidad y control de procesos son cada vez mayores, especialmente en sectores como la automoción y la industria aeroespacial, donde los ensamblajes deben soportar condiciones extremas. En este contexto, la comprobación en línea del espesor del revestimiento es una herramienta indispensable. Permite medir el grosor del revestimiento en tiempo real durante el proceso de revestimiento, lo que permite corregir inmediatamente las desviaciones.
Los sistemas en línea para la medición del grosor del revestimiento no sólo deben ser precisos, sino que también deben ser capaces de medir con flexibilidad en cualquier punto del conjunto, tanto en estado húmedo como seco. De lo contrario, no es posible un control significativo del proceso de recubrimiento.
La tecnología LIFT como solución para la medición en línea del grosor del revestimiento
Hasta ahora, la inspección en línea de revestimientos conformados ha sido una inspección visual 2D automatizada. Para ello, se añaden trazadores UV a los materiales de revestimiento transparentes. Esto hace que el material sea visible bajo la luz UV y se pueda reconocer la ausencia del revestimiento, salpicaduras, inclusiones, grietas y suciedad. Las diferencias de grosor del revestimiento se perciben en la intensidad de la luz UV reflejada. Sin embargo, estas diferencias no pueden escalarse y sólo proporcionan indicaciones, no valores (véase la Fig. 1).
Las mediciones ópticas de la altura suelen fallar debido a la transparencia del material y a la medición de una altura de referencia significativa. A menudo se mide una altura de referencia en una región no recubierta del conjunto y luego se aplica a la altura determinada de la superficie de recubrimiento. Esto tiene aproximadamente la misma precisión que medir la altitud cero en Hamburgo sin nieve para determinar la altura de la nevada en el Zugspitze. Si se desea medir el grosor del revestimiento en el rango inferior a 200 µm, no se pueden ignorar sin más las irregularidades de la placa de circuito impreso y las tolerancias de los componentes. Por ello, lo ideal es realizar mediciones a través del material de revestimiento hasta la superficie revestida.
Fig. 3: Alturas de recubrimiento en y entre conductores QFP
Koh Young ha adaptado un método de medición de su división médica para esta aplicación. El método de medición se desarrolló originalmente para detectar células cancerosas en muestras de tejido. La luz de medición penetra en materiales transparentes y semitransparentes y puede detectar la posición de las capas límite. La distancia entre las capas límite es igual al grosor del revestimiento. Si a continuación se realiza un escaneado lineal de malla estrecha de la superficie, se obtiene una topografía tridimensional del recubrimiento. Esto permite, por ejemplo, visualizar las diferencias de grosor del revestimiento en los conductores QFP y entre ellos.
El método de medición es similar al de la OCT (tomografía de coherencia óptica) realizada por un oftalmólogo. En el caso de Koh Young, sin embargo, se trata de la tecnología LIFT, interferometría láser para tomografía de fluidos. En esta medición, se envía un paquete de ondas de luz láser en la gama del infrarrojo cercano (NIR) a la muestra de medición. Un divisor de haz divide la luz en una señal de medición y una señal de referencia. La muestra de medición refleja diferentes longitudes de onda de la señal de medición en las capas límite. Las ondas reflejadas y la señal de referencia se recombinan y se registran en un detector. Debido al efecto de coherencia, las ondas se amplifican con la misma frecuencia y fase. La lógica de evaluación determina el espesor del revestimiento a partir de las distancias de la señal de coherencia, las longitudes de onda conocidas y el índice de refracción del material.
La medición no se limita a los materiales de revestimiento. También pueden medirse materiales de relleno, sellantes y compuestos de encapsulado.
Fig. 4: Esquema de medición LIFT y OCT
Sin embargo, la medición pura del espesor de revestimiento en 3D no cubre todos los patrones de defectos. Por este motivo, el sistema de medición Neptune C+ utiliza una combinación de inspección por luz UV 2D y tecnología LIFT 3D para medir el grosor del revestimiento. Esto también permite la vinculación inteligente de los procesos. Si, por ejemplo, no se detecta material de revestimiento con la inspección 2D, puede omitirse la medición 3D. Esto ahorra tiempo en el funcionamiento en línea. Los algoritmos de IA ayudan en casi todas las tareas de inspección y medición para optimizar la detección en el espectro UV o determinar automáticamente el índice de refracción.
El aprendizaje automático integrado optimiza la detección y evaluación de inclusiones [burbujas].
El resultado es una inspección 2D/3D completa antes y después del secado. La medición del grosor de capa cubre un rango de altura de 5 µm a 3,5 mm. Por este motivo, el Neptune C+ ya se utiliza en todo el mundo en diversos sectores como la automoción, la tecnología médica y la electrónica industrial.
Fig. 5: Altura de relleno en las caras del BGA
Fig. 6: Enseñanza UV automática
Fig. 7: Inclusiones detectadas en el recubrimiento
Fig. 8: Sección en altura del grosor del recubrimiento
Ventajas de la tecnología LIFT
Neptune C+Latecnología LIFT de Koh Young ofrece una serie de ventajas. Sin embargo, la principal ventaja es la precisión de los ensayos no destructivos durante el ciclo de producción, lo que permite supervisar el proceso de producción "en tiempo real". Esto ahorra tiempo y costes.
En segundo lugar, la tecnología LIFT ofrece precisión de medición para espesores de revestimiento más finos en el rango <100 µm.
En tercer lugar, la tecnología LIFT mide sin contacto. Esto significa que el material puede probarse antes y después del curado. Además, en cualquier punto del montaje.
Conclusión
Las nuevas tendencias tecnológicas hacen que la producción electrónica se enfrente a mayores requisitos de protección de los conjuntos electrónicos. Las distancias más pequeñas entre componentes, con potencias cada vez mayores y frecuencias más altas, exigen una protección eficaz contra el aislamiento y la corrosión. Los materiales capaces de soportar altas temperaturas y condiciones ambientales adversas son cada vez más populares. Al mismo tiempo, los estudios demuestran que las capas protectoras más finas ofrecen una fiabilidad significativamente mayor. Por eso, medir el grosor de la capa es esencial para la esperanza de vida de los conjuntos. En términos de producción industrial automatizada, esta medición debe tener lugar en tiempo real en la línea de producción con el fin de supervisar el proceso crítico de recubrimiento y el secado.
La tecnología LIFT de Koh Young ofrece una solución fiable a este reto. Permite realizar mediciones en línea precisas y no destructivas de soportes transparentes y semitransparentes en cualquier punto del ensamblaje durante el funcionamiento en línea.
Referencias
[1] Véase Roots Analaysis, Conformal Coating Market, Till 2035: Industry Trends and Global Forecast, www.rootsanalysis.com/conformal-coating-market (consultado el 25/03/2025).
[2] Véase Mordor Intelligence, "Conformal Coatings Market Size & Share Analysis - Growth Trends & Forecasts (2025 - 2030)", www.mordorintelligence.com/industry-reports/conformal-coatings-market (consultado el 25 de marzo de 2025).
[3] Phillips Rogers, "Sources and Applications of Ultraviolet Radiation", Academic Press, Londres, Oxford, Boston, Nueva York y San Diego 1983.
[4] Chris Brightwell Humiseal Europe, Conformal Coatings - New Solutions to Existing Problems, SMTA Proceedings 2022.
[5] Fortune Business Insights
Sobre la persona
Axel Lindloff es licenciado en ingeniería eléctrica y trabaja para Koh Young Europe desde 2012. Como especialista sénior en procesos, el Sr. Lindloff es responsable de todos los asuntos relacionados con el proceso SMT y el análisis de datos. Se basa en 25 años de experiencia como formador e ingeniero de aplicaciones.
