ASTM D3359: test di adesione del conformal coating
ASTM D3359 & Iso 2409
Punti chiave sulla norma ASTM D3359
La ASTM D3359 è una norma utilizzata per valutare l’adesione del coating a un substrato (PCB) mediante applicazione e rimozione di un nastro adesivo. Prevede due procedure principali: Metodo A (X-cut) e Metodo B (Cross-cut / reticolo). Esistono due metodi:
-Metodo A — X-Cut Tape Test
Si eseguono due incisioni che si incrociano formando una “X”, attraversando il rivestimento fino al substrato. Si applica quindi il nastro sull'incisione, lo si fa aderire bene e lo si rimuove secondo la procedura prevista dalla norma.
Dopo la rimozione si osserva quanto rivestimento si è distaccato lungo la X.
Il Metodo A è particolarmente indicato per rivestimenti relativamente spessi, per i quali realizzare un reticolo preciso sarebbe più difficile.
-Metodo B — Cross-Cut Tape Test
Nel Metodo B si realizza invece una griglia di incisioni parallele e perpendicolari, creando una serie di piccoli quadrati.
Il reticolo (cross-hatch) → molto più dettagliato e normalmente preferibile quando si vuole quantificare meglio il comportamento di un coating relativamente sottile.
Un punto importante: ASTM D3359 non misura la forza di adesione in N/mm² o MPa.
È una valutazione comparativa/classificatoria della resistenza del coating al distacco mediante nastro.
Nel Metodo B, la classificazione da 0B a 5B permette di interpretare visivamente il risultato del test.
ASTM D3359 Metodo B
Due delle principali problematiche valutate dalle prove di adesione sono la delaminazione e il distacco del rivestimento protettivo.
La classificazione del Metodo B è 5B → 0B:
In particolare:
0B: gran parte del conformal coating si stacca dall’area sottoposta al test, indicando un livello di adesione molto basso.
2B: il conformal coating presenta distacchi evidenti e viene rimosso da alcuni dei quadrati creati durante il test.
4B: si osservano solo piccoli distacchi lungo le linee di incisione, mentre il rivestimento rimane sostanzialmente aderente alla superficie.
5B: i bordi delle incisioni rimangono netti e non si verifica alcuna delaminazione del rivestimento.
I risultati 4B e 5B indicano quindi un buon livello di adesione del rivestimento.
Una buona adesione dipende non solo dal materiale scelto, ma anche dalla preparazione, finitura superficiale, livello di contaminazione della PCB e dal processo di applicazione.
I conformal coating offrono una protezione eccezionale alle schede elettroniche (PCBA), ma ciò presuppone che aderiscano correttamente.
Gli errori di applicazione sono fin troppo comuni e causano delaminazione o comunque una scarsa adesione del materiale.
Pertanto, prima di avviare la produzione su larga scala, è opportuno eseguire regolarmente prove di adesione per verificare l’integrità dei processi produttivi.
Indice
- Che cos’è il test di adesione sui PCB? - Norma ASTM -D3359: lo standard di riferimento per le prove di adesione
- Le 3 cause principali della delaminazione
- La norma ASTM D3359 -Strumenti necessari per la prova di adesione - Metodo B (taglio incrociato)
- Analisi dei risultati dei test di adesione
- Scegliere il conformal coating e controllare il processo di adesione
- Errori comuni nella prova di adesione a taglio trasversale con il Metodo B
- Metodo A ASTM D3359: prova con taglio a X
Che cos'è il test di Adesione sui PCB?
I test di adesione valutano la capacità del conformal coating di aderire “attaccarsi” ai ad una superficie, nel nostro caso una scheda elettronica (PCBA
Questo test consente di prevedere le prestazioni a lungo termine dei rivestimenti in condizioni ambientali particolarmente difficili.
Norma ASTM D3359: lo standard di riferimento per le prove di adesione
La norma ASTM D3359 è lo standard di riferimento per le prove di adesione.
A tale norma si fa riferimento anche nella IPC-HDBK-830.
È importante notare che le prove di adesione non sono una parte obbligatoria delle norme IPC-CC-830 Rev. C o IPC-A-610.
I test di adesione, come ASTM D3359, possono aiutare a prevedere la probabilità di delaminazione.
Quali sono le cause alla base della delaminazione?
Le 3 cause principali della delaminazione
La delaminazione consiste nella separazione dello strato di conformal coating dal PCB.
Rappresenta un grave difetto prestazionale e deve essere evitata.
Alcune cause comuni di delaminazione includono:
Contaminazione sui componenti o sulla scheda.
Tensione superficiale dell’assemblaggio PCB troppo bassa.
Scarsa adesione del coating al substrato, con conseguente rischio di distacco o delaminazione sotto sollecitazione meccanica.
Quest’ultima causa accade quando lo strato di conformal coating è troppo spesso, o i rivestimenti a base di solvente sono stati polimerizzati a temperature troppo elevate e per un tempo eccessivo.
Delaminazione e peeling
La norma ASTM D3359
La norma ASTM D3359 è lo standard riconosciuto per valutare l’adesione di conformal coating e vernici su un substrato.
Il processo prevede innanzitutto l’applicazione dei conformal coating e la loro completa polimerizzazione. I rivestimenti conformi vengono incisi con una lama; un nastro certificato (conforme ai requisiti di pressione standardizzati) viene applicato sul rivestimento e rimosso rapidamente.
Lo standard ASTM D3359 prevede criteri di classificazione per valutare l’adesione del conformal coating in base alla quantità di materiale rimasto dopo la rimozione del nastro. Si tratta di un processo di valutazione visiva.
Lo standard identifica due metodi di prova:
● Metodo A (prova con nastro a taglio a X) (Alto spesso)
● Metodo B (prova con nastro a taglio incrociato) (Basso spessore)
Entrambe le prove siano efficaci, sono progettate per spessori di materiale diversi.
Strumenti necessari per la prova di adesione - Metodo B (taglio incrociato)
Norma ASTM D3359: metodo B
Come suggerisce il nome, la prova di taglio incrociato utilizza un taglierino composto da più lame parallele per incidere linee parallele di spessore uniforme nel rivestimento indurito.
Le lame creano una serie di 6 o 11 singoli tagli.
Per il metodo B, si fanno incisioni perpendicolari, una in ciascuna direzione.
Le lame presentano un angolo specifico compreso tra 15° e 30° e sono distanziate di 1 mm o 2 mm.
Distanza di 1 mm per spessori di rivestimento fino a 50 micron.
Distanza di 2 mm per rivestimenti più spessi di 50 micron
Per completezza, si raccomanda di utilizzare il metodo A per spessori superiori a 125 micron.
I tagli vengono effettuati esercitando una pressione costante su una scheda elettronica che ha il materiale di coating completamente indurito.
Dopo la prima incisione, la scheda viene ruotata di 90° prima di effettuare la seconda incisione.
Si applica il nastro adesivo e si lascia riposare per 60 secondi prima di rimuoverlo.
Alla fine si rimuove il nastro con decisione.
Fondamentale che il nastro di adesione sia certificato secondo la norma ASTM D3359 per garantire una resistenza alla trazione ottimale.
Errori comuni nella prova di adesione a taglio trasversale con il Metodo B
Durante la prova di adesione a taglio trasversale con il metodo B, bisogna tenere presente le seguenti informazioni:
I conformal coating devono essere completamente polimerizzati secondo le raccomandazioni della scheda tecnica (TDS).
Il tipo di lama da utilizzare dipende dallo spessore; assicuratevi di disporre dell’attrezzatura adeguata al vostro rivestimento.
Il posizionamento dell’utensile e la forza applicata sono fondamentali per ottenere tagli netti.
Seguire le istruzioni standard su come posizionare e rimuovere il nastro.
Sostituire la lama ogni 50 tagli.
Esistono due motivazioni principali per eseguire prove di adesione.
Norma ASTM D3359 per la qualificazione dei materiali
Il conformal coating può essere applicato su:
Una superficie piana e libera (Superficie piana minima richiesta: 50 x 50 mm)) di componenti di una scheda elettronica assemblata..
Una sceda (PCB) non popolata.
Una sceda (PCB) che ha subito un processo di saldatura ma senza componenti.
Metodo A ASTM D3359: prova con taglio a X
Oltre al Metodo B a taglio incrociato, la norma ASTM D3359 prevede il Metodo A, conosciuto come X-Cut Tape Test.
Nella versione ASTM D3359-23, questo metodo è destinato principalmente alla valutazione di rivestimenti con uno spessore complessivo superiore a 125 μm.
La prova prevede la realizzazione di incisioni che si intersecano formando una X, attraversando il rivestimento fino a raggiungere il substrato.
Anche in questo caso, sull'area incisa, viene quindi applicato il nastro e successivamente rimosso.
Dopo la rimozione, l'area interessata viene osservata per verificare quanto rivestimento si sia distaccato lungo le incisioni o nella zona circostante.
Anche in questo caso viene assegnato un valore da 0A a 5A in funzione delle porzioni di materiale che si è distaccato, dove 5A identifica l'assenza di distacco del rivestimento.
La differenza principale rispetto al Metodo B riguarda quindi la geometria delle incisioni: il Metodo A utilizza un taglio a X, mentre il Metodo B crea una griglia che consente di osservare il comportamento del coating su una serie di piccoli quadrati.
Analisi dei risultati dei test di adesione
La norma ASTM D3359 classifica il livello di adesione del rivestimento in base a quanto materiale si stacca dalla superficie dopo il test.
La valutazione va da 0B a 5B: più alto è il valore, migliore è l’adesione del rivestimento al substrato.
Per capire meglio come possono apparire questi risultati su un PCB reale, possiamo prendere come riferimento alcuni esempi relativi a un rivestimento conforme polimerizzabile con raggi UV.
Come appaiono i risultati del test ASTMD3359 sui conformal coating
Per ottenere risultati comparabili e mantenerli nel tempo è però importante che rimangano sotto controllo alcune condizioni del processo, tra cui:
l’energia superficiale del substrato;
il livello di contaminazione presente sulla superficie del PCB;
le modalità di applicazione del conformal coating;
lo spessore applicato;
il metodo di polimerizzazione.
Scegliere il conformal coating e controllare il processo di adesione
Ottenere un'adesione adeguata è fondamentale per garantire che il conformal coating possa svolgere correttamente la propria funzione di protezione del PCB.
Delaminazione e distacco possono infatti compromettere la continuità del rivestimento e ridurre la protezione nel tempo e di conseguenza l'affidabilità della schdea.
La scelta del materiale è però solo una parte del processo.
Preparazione della superficie, contaminazione del PCB, spessore applicato e modalità di polimerizzazione possono influenzare il risultato finale e devono quindi essere valutati insieme alle caratteristiche del conformal coating.
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