¿Por qué es importante el encapsulado en la industria electrónica?

El encapsulado protege los componentes electrónicos contra factores ambientales como la humedad, el polvo, los productos químicos y la corrosión. Proporciona soporte mecánico, protegiendo contra golpes y vibraciones, al tiempo que garantiza el aislamiento eléctrico para evitar cortocircuitos. Además, la encapsulación ayuda a disipar el calor y mejora la fiabilidad general y la vida útil de los dispositivos electrónicos al reducir el riesgo de fallos.
El encapsulado de productos electrónicos se refiere al proceso de encerrar componentes o conjuntos electrónicos en una carcasa o material protector. Esto protege los componentes electrónicos contra factores ambientales y daños mecánicos.

¿Cuáles son los materiales más utilizados?

• Resinas epoxi: muy utilizadas para el encapsulado y el recubrimiento debido a su excelente adherencia, aislamiento eléctrico y resistencia mecánica.
• Poliuretano: flexible y resistente a los impactos, adecuado para aplicaciones que requieren cierta flexibilidad.
• Silicona: buena estabilidad térmica, flexibilidad y resistencia a la humedad.
• Recubrimientos conformables: finas capas protectoras que se aplican a las placas de circuito impreso para protegerlas de la humedad y la corrosión.

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Tipos de encapsulación

Encapsulado: rellena y sella completamente el conjunto electrónico con un compuesto de moldeo, lo que ofrece una alta protección.

Recubrimiento conforme: capa fina aplicada sobre las placas de circuito impreso ensambladas para protegerlas de los factores ambientales sin encerrar completamente los componentes.

¿Qué es el sub-relleno?

El subrelleno es un material esencial en los embalajes electrónicos, especialmente en la tecnología flip-chip. Se trata de una sustancia polimérica que se aplica entre el chip de silicio (die) y el sustrato o la placa de circuito impreso en los ensamblajes flip-chip. El subrelleno rellena el espacio alrededor del chip, uniendo firmemente los componentes entre sí.

Sus funciones principales consisten en proporcionar soporte mecánico reforzando las juntas de soldadura y reducir las tensiones causadas por la dilatación térmica y las cargas mecánicas. Al compensar las diferencias en los coeficientes de dilatación térmica entre el chip y el sustrato, el relleno ayuda a prevenir fallos en las juntas.

Además, protege los componentes delicados contra la humedad, el polvo y los daños físicos. En general, el relleno mejora considerablemente la fiabilidad y la durabilidad de los ensamblajes electrónicos, especialmente en condiciones de ciclos térmicos.

¿Cuáles son los tipos de materiales de relleno más comunes?

• A base de epoxi: los más comunes, ofrecen buena adherencia, resistencia mecánica y estabilidad térmica.
• A base de silicona: flexibles y más adecuados para entornos con altas temperaturas.
• A base de poliimida: se utilizan en aplicaciones de alta fiabilidad debido a su excelente estabilidad térmica.

¿Cómo funciona el proceso de aplicación?

1. Deposición: el material de relleno se deposita alrededor del chip.

2. Flujo: la acción capilar ayuda al material de relleno a fluir y rellenar los espacios debajo del chip.

3. Endurecimiento: mediante calor o luz UV, se endurece para solidificar y pegar los componentes.

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¿Qué es el «Dam and Fill»?

En el sector de la electrónica, el «Dam and Fill» es un proceso de encapsulación selectiva diseñado para ofrecer la máxima protección donde más importa, sin costes innecesarios ni desperdicio de material. Al combinar una barrera de alta viscosidad con un relleno de baja viscosidad, los fabricantes pueden proteger con precisión los componentes sensibles y cumplir con exigentes requisitos de fiabilidad que no se pueden alcanzar únicamente con la pulverización.

Se aplica con mayor frecuencia a componentes sensibles como placas de circuito impreso (PCB), sensores, carcasas, chips, LED o uniones de cables, e incluso a algunos dispositivos médicos que deben protegerse de la humedad, el polvo, los productos químicos, la presión o entornos hostiles.

El proceso consta de dos pasos secuenciales:

1. Dam (Barrera): Creación de un borde elevado alrededor del área que se va a proteger

2. Fill (Relleno): Aplicación de un material de menor viscosidad dentro de ese borde

Juntos, estos pasos crean un «depósito» controlado que confina el encapsulante exactamente donde se necesita.

¿Por qué utilizar el método «Dam and Fill»?

Las razones principales son la protección, la precisión y la rentabilidad..

• Protección selectiva: Solo se encapsulan los componentes críticos, no toda la superficie.
• Mayor fiabilidad: El recubrimiento resultante es más grueso y resistente que el recubrimiento conformado.
• Reducción del coste de material: Encapsular una zona pequeña es significativamente más barato que recubrir toda la superficie.
• Flexibilidad de diseño: Los componentes cercanos que deben permanecer expuestos (conectores, trayectorias ópticas, puntos de prueba) no se ven afectados.

Se puede establecer una analogía sencilla con la construcción de un pequeño muro de arena en la playa para contener el agua: el muro (presa) mantiene el líquido (relleno) exactamente donde se desea.

¿Cómo funciona el proceso de solicitud?

Ambos enfoques se utilizan en la industria:

• Diferentes materiales
  • - Silicona o epoxi de alta viscosidad para la presa
  • - Epoxi de baja viscosidad para el relleno
• Misma composición química, diferentes viscosidades
  • - Muchos proveedores ofrecen el mismo sistema de epoxi en múltiples grados de viscosidad
  • - Esto garantiza una excelente adhesión entre la presa y el relleno

En electrónica, los epoxis de dos componentes son habituales porque, una vez curados, se convierten en un material rígido y duradero adecuado para soportar entornos hostiles. Las siliconas, al ser flexibles, son más comunes en aplicaciones médicas o mecánicas.

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¿Qué es el Pegado?

En la industria electrónica, el pegado es esencial para garantizar la fiabilidad y la durabilidad de los dispositivos. Permite crear conexiones eléctricas seguras y garantizar la estabilidad mecánica. Estas aplicaciones son vitales para la fabricación y el rendimiento de los dispositivos electrónicos, desde simples aparatos de consumo hasta sofisticados implantes médicos.

Métodos de unión:

1. Soldadura: es un método de unión habitual que utiliza soldadura para unir dos superficies metálicas. La soldadura consiste en aplicar calor para fundir la soldadura, que fluye en el espacio entre las dos superficies y se solidifica para crear una unión sólida. Cuando se utiliza pasta de soldadura, una mezcla de partículas de aleación de soldadura y fundente, esta debe aplicarse con un equipo de dosificación o una plantilla para imprimir la pasta en las pastillas del circuito impreso.

2. Pegado: método que utiliza un agente de unión, como un adhesivo epoxi o acrílico, para unir dos superficies. El adhesivo se aplica a una o ambas superficies y luego se endurece para formar una unión sólida.

3. Pegado mediante tecnología de montaje superficial (SMT): método que consiste en fijar pequeños componentes, como dispositivos de montaje superficial (SMD), a una placa de circuito impreso (PCB) utilizando un agente adhesivo o pasta de soldadura.

Aplicaciones clave:

• Cajas de circuitos integrados (CI): el cableado conecta los chips de silicio con conductores externos, lo que permite que las señales eléctricas entren y salgan del chip. Se trata de un elemento fundamental en la fabricación de semiconductores.
• Sistemas microelectromecánicos (MEMS): las técnicas de unión se utilizan para ensamblar con precisión componentes mecánicos y electrónicos minúsculos.
• Unión óptica: se aplican adhesivos transparentes entre una pantalla y su cristal protector o pantalla táctil, pegando físicamente las capas entre sí.
• Electrónica de potencia: la soldadura por pernos y la soldadura por cinta se utilizan para conectar componentes de potencia como transistores y diodos, lo que garantiza que puedan soportar de forma fiable corrientes y tensiones elevadas.
• Placas de circuito impreso (PCB): la soldadura se utiliza para fijar componentes en las PCB, formando así una conexión eléctrica y mecánica estable.

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¿Qué es el sellado?

El sellado es un proceso esencial en la industria electrónica que se utiliza para proteger los componentes y ensamblajes electrónicos contra factores ambientales como la humedad, el polvo, los productos químicos y los daños mecánicos.

Una aplicación habitual consiste en sellar los bordes de la pantalla de un dispositivo móvil, como un smartphone o una tableta. En esta aplicación, se aplica un producto de sellado en el perímetro de la pantalla pegada para cerrar o crear una barrera en los bordes del conjunto de pantallas, que puede incluir una pantalla LCD/OLED y un cristal protector o una pantalla táctil.

Un sellado adecuado garantiza la fiabilidad, la durabilidad y el rendimiento óptimo de los dispositivos electrónicos.

¿Cuáles son las ventajas del sellado de dispositivos electrónicos?

• Protege los componentes sensibles contra daños ambientales.
• Impide la penetración de humedad, polvo y contaminantes.
• Mejora la durabilidad y la vida útil de los dispositivos.
• Mantiene la integridad eléctrica y el rendimiento.

Tipos de selladores:

• Selladores de silicona: Flexibles, resistentes a los cambios de temperatura e impermeables; se utilizan habitualmente para sellar carcasas y conectores.
• Selladores de poliuretano: Buena adherencia y flexibilidad; se utilizan para sellar juntas y huecos.
• Masillas acrílicas: De curado rápido y pintables; se utilizan para aplicaciones de sellado y pegado.
• Masillas epoxi: Sólidas y duraderas; se utilizan a menudo para encapsular y sellar en entornos sometidos a grandes esfuerzos.

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