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Vernis de tropicalisation

EN Étiquettes: Les vernis de protection

Protéger les électroniques des environnements de travail corrosifs pour améliorer la durée de vie et la fiabilité.

Introduction

Les vernis de tropicalisation sont de fins films polymériques qui couvrent et protègent les joints de soudure, les pattes des composants électroniques, les pistes exposées et autres surfaces métalliques sur les PCB, de la corrosion dans leur environnement de travail. L’humidité, la condensation, le brouillard salin, les gaz corrosifs ou une combinaison de tous ces éléments active le départ du processus de corrosion qui peut être accéléré par des résidus de soudure ou d’autres étapes de l’assemblage avant vernissage.

Avec l’adoption croissante d’équipements électroniques dans les pays en voie de développement où les niveaux de pollution atmosphérique sont généralement élevés, il y a un besoin grandissant de protection contre la corrosion.

De plus, la une tendance croissante à produire des équipements plus compacts avec de plus grandes fonctionnalités, implique une plus forte densité d’assemblages dont on attend un fonctionnement sans panne pour une durée de vie de plus en plus longue, dans des environnements toujours plus agressifs.

Types de vernis de protection disponibles

Il existe de nombreuses chimies de vernis disponibles et chacune a ses propres qualités et défauts. Les vernis de tropicalisation sont disponibles dans des formulations à bases solvantées, bases aqueuses et 100% solides ( pratiquement tout ce qui est déposé sous forme liquide est convertit en matériau de protection solide), mais également sous forme de vapeurs, dans lesquelles les monomères sont mélangés sous vide où ils polymérisent et se déposent sur la surface, formant un film protecteur sur le PCB.

Les principaux avantages et inconvénients de chaque chimie peuvent être résumés comme suit :

Type de vernisPrincipaux avantagesPrincipaux inconvénients
Acrylique base solvantée Facilité d’utilisation
Séchage rapide
Bonne protection pour usage général
Bonne réparabilité
Faible résistance aux solvants
Emission de COV élevée
Adhésion imprévisible
Uréthane base solvantée Facilité d’utilisation
Meilleure résistance chimique
Emission de COV élevée
Réparabilité difficile
Silicone Excellente performance a haute température
Excellente protection contre l’eau
Faible odeur,
Facilité d’utilisation
Poreux à la vapeur
Faible protection contre les vapeurs corrosives
Contaminations croisées au silicone
Peut générer de fortes émissions de COV
Réticulation UV Faibles émissions de COV
Réticulation rapide
Réduit les opérations de processus
Processus plus sophistiqué
Difficile à réparer

Normes sur les vernis

La plupart des vernis de protection sont soit certifiés selon la norme MIL-I-46058C soit répondent aux spécifications de la très proche norme IPC-CC-830D. Additionnellement ils peuvent être reconnus par les «  Underwriters Laboratories », soit comme vernis permanent, auquel cas la flammabilité du vernis est évaluée selon l’ULV94, soit comme un vernis de tropicalisation où les propriétés électriques sont évaluées selon le standard UL746 E.

Ces tests requièrent tous des coupons plats à vernir avec le vernis en question et sont soumis à une variété de conditions de température et d’humidité pour évaluer les propriétés du matériau, la capacité de protection du vernis dans l’environnement opérationnel revêt une grande importance pour l’utilisateur. La suite de cet article sera dévolue à la compréhension des problèmes relatifs à la performance finale dans les environnements potentiellement corrosifs,

La corrosion est un processus électrochimique compliqué

Corrosion

La corrosion est un processus électrochimique compliqué avec une variété de causes et de mécanismes potentiels, bien au-delà du cadre de cet article. Cependant, dans la grande majorité des cas, 3 facteurs sont nécessaires pour démarrer la corrosion.

  1. Une dissimilarité électrochimique intrinsèque de deux métaux (ex Or/Etain et Argent/Nickel), soit la création d’une anode et d’une cathode par application d’une tension ou d’une différence de potentiel.
  2. La présence de formes ioniques (généralement halogénures, hydroxydes etc.).
  3. La présence de fines couches d’eau condensée qui dissout les ions et formant un électrolyte.
Fig 1 – Conditions requises pour la formation de condensation sur une carte électronique
Fig 1 – Conditions requises pour la formation de condensation sur une carte électronique

Afin de se prémunir de la corrosion il est nécessaire de supprimer l’une des conditions pré requises.

Le choix des métaux est limité à ceux employés dans les brasures et finitions de soudure ( qui sont souvent différents) et il existe toujours des zones dans les circuits qui présentent des différences de potentiel. Nettoyer peut aider à retirer des espèces ioniques, mais ne permet pas d’éviter le dépôt de formes ioniques provenant de l’environnement de production.

Les vernis de tropicalisation aident à prévenir la formation de solutions électrolytiques en se comportant comme des barrières à l’humidité. Le vernis doit être une bonne barrière à l’humidité et doit avoir une excellente adhésion au substrat pour prévenir la délamination.

Lorsque le vernis se délamine, l’humidité peut s’accumuler dans cette « poche » et former une solution électrolytique avec des contaminants ioniques préexistants. C’est la raison pour laquelle le nettoyage préalable au vernissage est recommandé, afin d’apporter une puissante synergie d’élimination de deux des trois prérequis à la corrosion.

Procédés d’application des vernis de tropicalisation

Les vernis de tropicalisation ont des critères de performance inhérents à chacun d’entre eux.

Cependant, comme nous l’avons vu, ils fonctionnent en formant une barrière à l’humidité, la condensation et le dépôt de composés corrosifs. En conséquence, afin d’obtenir le niveau de performance maximal de chaque vernis, 2 critères doivent être remplis :

  1. Le vernis doit afficher une excellente adhésion au substrat en question, à la fois dans des conditions, sèches et très humides voire saturées pour éviter la délamination. Ceci est rendu plus complexe par les effets potentiellement contradictoires sur l’adhérence des divers résidus des produits ‘no-clean’ modernes, et l’importance de l’application et de la réticulation du vernis épargne par le fabricant du substrat.
  2. Le vernis doit recouvrir complètement les surfaces métalliques exposées afin de constituer une barrière efficace à l’humidité. Les pattes exposées, les (micro) porosités dans le vernis, comme les fissures, bulles, zones dépouillées etc. vont servir de porte d’entrée à la corrosion ; une fois que le processus a débuté, il va continuer à travers le métal et probablement sous le vernis protecteur.

Aussi, choisir le vernis de protection ‘adapté’ est seulement la première étape dans le process de protection. La préparation avant le vernissage et le procédé de dépose( le nettoyage) est probablement plus importante encore.

Les vernis ne sont pas des matériaux intelligents : ils vont où on les met (avec un étalement naturel variable selon le mouillage, qui est fonction de la tension de surface du substrat, de l’indice de thixotropie et du temps de séchage).

La plupart des matériaux a tendance à s’éloigner des angles vifs des composants, des pattes et des joints de soudure en raison de la gravité. Ce comportement peut être aggravé par des temps de séchage plus longs mais aussi par une cuisson si la chute initiale de viscosité est plus importante que l’accroissement dû a l’évaporation des solvants. Il est également extrêmement difficile de parvenir à un bon vernissage des faces arrières des pattes de composants. Comprendre et contrôler ce comportement, et son effet sur la couverture de vernis sera la clé de la performance des ensembles vernis dans les environnements de travail difficiles.

En conséquence le procédé d’application du vernis et le contrôle de fabrication au cours du processus aura la plus grande influence sur le succès ou l’échec d’un équipement à résister durant toute sa durée de vie opérationnelle.

Conclusion

Comprendre qu’un vernis ne peut protéger que les surfaces sur lesquelles il est parfaitement appliqué, que des vides, des bulles et des craquelures dans le vernis ont une haute probabilité d’être des points de départ  de corrosion est une étape majeure vers le développement d’un produit fiable.

Choisir une chimie de vernis adaptée qui va supporter les contraintes des conditions environnementales attendues et produire un niveau de performance acceptable est l’étape suivante.

Mais s’assurer que le matériau soit associé à un procédé de dépose qui donne un niveau adéquat de couverture sans défaut, qui soit cohérent, reproductible et atteigne le niveau de performance requis dans l’environnement final est l’étape ultime pour garantir un produit de haute fiabilité.

Auteur:
Phil Kinner,
Global Business / Directeur technique pour la division vernis de protection, Electrolube