Perché l'incapsulamento è importante nell'industria elettronica?

L'incapsulamento protegge i componenti elettronici da fattori ambientali quali umidità, polvere, sostanze chimiche e corrosione. Fornisce supporto meccanico, proteggendo da urti e vibrazioni, e garantisce l'isolamento elettrico per evitare cortocircuiti. Inoltre, l'incapsulamento aiuta a dissipare il calore e migliora l'affidabilità complessiva e la durata dei dispositivi elettronici riducendo il rischio di guasti.
L'incapsulamento dei prodotti elettronici è il processo che consiste nel racchiudere componenti o assemblaggi elettronici in un involucro o in un materiale protettivo. Ciò consente di proteggere i componenti elettronici dai fattori ambientali e dai danni meccanici.

Quali sono i materiali comunemente utilizzati?

• Resine epossidiche: ampiamente utilizzate per l'incapsulamento e il rivestimento grazie alla loro eccellente adesione, isolamento elettrico e resistenza meccanica.
• Poliuretano: flessibile e resistente agli urti, adatto ad applicazioni che richiedono una certa flessibilità.
• Silicone: buona stabilità termica, flessibilità e resistenza all'umidità.
• Rivestimenti conformi: sottili strati protettivi applicati sui circuiti stampati per proteggerli dall'umidità e dalla corrosione.

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Tipi di incapsulamento

Rivestimento: riempie e sigilla completamente l'insieme elettronico con un composto di stampaggio, offrendo un'elevata protezione.

Rivestimento conforme: sottile strato applicato sulle schede a circuiti stampati assemblate per proteggerle dai fattori ambientali senza racchiudere completamente i componenti.

Che cos'è il sotto-riempimento?

Il sub-fill è un materiale essenziale nell'imballaggio elettronico, in particolare nella tecnologia flip-chip. Si tratta di una sostanza polimerica applicata tra il chip di silicio (die) e il substrato o la scheda a circuiti stampati negli assemblaggi flip-chip. Il sub-fill riempie lo spazio intorno al chip, legando saldamente i componenti tra loro.

Le sue funzioni principali consistono nel fornire un supporto meccanico rinforzando i giunti di saldatura e nel ridurre le sollecitazioni causate dalla dilatazione termica e dai carichi meccanici. Compensando le differenze nei coefficienti di dilatazione termica tra il chip e il substrato, l'underfill aiuta a prevenire i guasti dei giunti.

Inoltre, protegge i componenti delicati dall'umidità, dalla polvere e dai danni fisici. Nel complesso, l'underfill migliora notevolmente l'affidabilità e la durata degli assemblaggi elettronici, in particolare in condizioni di cicli termici.

Quali sono i tipi di materiali di underfill più comuni?

• A base di resina epossidica: i più comuni, offrono una buona adesione, resistenza meccanica e stabilità termica.
• A base di silicone: flessibili e più adatti ad ambienti con temperature elevate.
• A base di poliimmide: utilizzati in applicazioni ad alta affidabilità grazie alla loro eccellente stabilità termica.

Come funziona il processo di applicazione?

1. Deposito: il materiale di riempimento viene depositato attorno al chip.

2. Flusso: l'azione capillare aiuta il materiale di riempimento a fluire e a riempire gli spazi sotto il chip.

3. Indurimento: grazie al calore o alla luce UV, viene quindi indurito per solidificare e incollare i componenti.

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Che cos’è il Dam and Fill?

Nel settore dell’elettronica, il Dam and Fill è un processo di incapsulamento selettivo progettato per garantire la massima protezione dove serve, senza costi superflui o sprechi di materiale. Combinando una barriera ad alta viscosità con un riempitivo a bassa viscosità, i produttori possono proteggere con precisione i componenti sensibili e soddisfare requisiti di affidabilità esigenti che la sola spruzzatura non è in grado di garantire.

Viene applicato più comunemente a componenti sensibili come PCB, sensori, alloggiamenti, chip, LED o collegamenti a filo e persino per alcuni dispositivi medici che devono essere protetti da umidità, polvere, sostanze chimiche, pressione o ambienti difficili.

Il processo consiste in due fasi sequenziali:

1. Dam (Barriera) creazione di un bordo rialzato attorno all'area da proteggere

2. Fill (Riempimento) erogazione di un materiale a bassa viscosità all'interno di quel bordo

Insieme, queste fasi creano un “serbatoio” controllato che confina l'incapsulante esattamente dove è necessario.

Perché utilizzare Dam and Fill?

I motivi principali sono Protezione, precisione ed efficientamento dei costi..

• Protezione mirata: Vengono incapsulati solo i componenti critici, non l'intera superficie.
• Maggiore affidabilità: Il rivestimento risultante è più spesso e più robusto rispetto al rivestimento conformazionale.
• Costo del materiale ridotto: incapsulare una piccola area è significativamente più economico che rivestire l'intera superficie.
• Flessibilità di progettazione: I componenti vicini che devono rimanere esposti (connettori, percorsi ottici, punti di test) non vengono influenzati.

Una semplice analogia è quella di costruire un piccolo muro di sabbia sulla spiaggia per trattenere l'acqua: il muro (diga) mantiene il liquido (riempimento) esattamente dove lo si desidera.

Come funziona la procedura di applicazione?

Entrambi gli approcci sono utilizzati nell'industria:

• Materiali diversi
  • - Silicone o resina epossidica ad alta viscosità per la diga
  • - Resina epossidica a bassa viscosità per il riempimento
• Stessa composizione chimica, diverse viscosità
  • - Molti fornitori offrono lo stesso sistema epossidico in diversi gradi di viscosità
  • - Ciò garantisce un eccellente legame tra diga e riempimento

In elettronica, le resine epossidiche bicomponenti sono comuni perché, una volta polimerizzate, formano un materiale rigido e durevole adatto a resistere ad ambienti difficili. I siliconi, essendo flessibili, sono più comuni nelle applicazioni mediche o meccaniche.

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Che cos'è il incollaggio?

Nel settore elettronico, l'incollaggio è fondamentale per garantire l'affidabilità e la durata dei dispositivi. Consente di creare connessioni elettriche sicure e di garantire la stabilità meccanica. Queste applicazioni sono fondamentali per la produzione e le prestazioni dei dispositivi elettronici, dai semplici gadget di consumo agli impianti medici sofisticati.

Metodi di incollaggio:

1. Saldatura: si tratta di un metodo di incollaggio comune che utilizza la saldatura per unire due superfici metalliche. La saldatura consiste nell'applicare calore per fondere la lega, che scorre nello spazio tra le due superfici e si solidifica per creare un legame solido. Quando si utilizza la pasta saldante, una miscela di particelle di lega saldante e flussante, questa deve essere applicata utilizzando un'attrezzatura di dosaggio o uno stampino per stampare la pasta sui pad del circuito stampato.

2. Incollaggio: metodo che utilizza un agente legante, come un adesivo epossidico o acrilico, per unire due superfici. L'adesivo viene applicato su una o entrambe le superfici, quindi indurito per formare un legame solido.

3. Incollaggio con tecnologia di montaggio superficiale (SMT): metodo che consiste nel fissare piccoli componenti, come i dispositivi a montaggio superficiale (SMD), su un circuito stampato (PCB) utilizzando un agente legante o una pasta saldante.

Applicazioni principali:

• Alloggiamenti per circuiti integrati (IC): il cablaggio collega i chip di silicio a conduttori esterni, consentendo ai segnali elettrici di entrare e uscire dal chip. Si tratta di un elemento fondamentale nella produzione di semiconduttori.
• Sistemi microelettromeccanici (MEMS): le tecniche di incollaggio vengono utilizzate per assemblare con precisione minuscoli componenti meccanici ed elettronici.
• Incollaggio ottico: adesivi trasparenti vengono applicati tra uno schermo e il suo vetro protettivo o touch screen, incollando fisicamente gli strati tra loro.
• Elettronica di potenza: la saldatura a perno e la saldatura a nastro vengono utilizzate per collegare componenti di potenza come transistor e diodi, garantendo che possano sopportare in modo affidabile correnti e tensioni elevate.
• Circuiti stampati (PCB): la saldatura viene utilizzata per fissare i componenti sui PCB, formando così una connessione elettrica e meccanica stabile.

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Che cos'è la sigillatura?

La sigillatura è un processo essenziale nell'industria elettronica, utilizzato per proteggere i componenti e gli assemblaggi elettronici da fattori ambientali quali umidità, polvere, sostanze chimiche e danni meccanici.

Un'applicazione comune consiste nel sigillare i bordi dello schermo di un dispositivo mobile come uno smartphone o un tablet. In questa applicazione, un sigillante viene applicato sul perimetro dello schermo incollato per chiudere o creare una barriera ai bordi della pila di schermi, che può comprendere uno schermo LCD/OLED e un vetro protettivo o un touchscreen.

Una sigillatura adeguata garantisce l'affidabilità, la longevità e le prestazioni ottimali dei dispositivi elettronici.

Quali sono i vantaggi della sigillatura dei dispositivi elettronici?

• Protegge i componenti sensibili dai danni ambientali.
• Impedisce la penetrazione di umidità, polvere e contaminanti.
• Migliora la durata e la vita utile dei dispositivi.
• Mantiene l'integrità elettrica e le prestazioni.

Tipi di sigillanti:

• Sigillanti siliconici: Flessibili, resistenti alle variazioni di temperatura e impermeabili; comunemente utilizzati per sigillare involucri e connettori.
• Sigillanti poliuretanici: Buona adesione e flessibilità; utilizzati per sigillare giunti e fessure.
• Sigillanti acrilici: A indurimento rapido e verniciabili; utilizzati per applicazioni di sigillatura e incollaggio.
• Sigillanti epossidici: Solidi e durevoli; spesso utilizzati per l'incapsulamento e la sigillatura in ambienti soggetti a sollecitazioni elevate.

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