Applicazione di conformal coating su PCB
Punti chiave sui conformal coating senza toluene
Toluene e xilene sono solventi aromatici derivati dal benzene. Sono liquidi generalmente incolori, volatili, infiammabili e utilizzati soprattutto per sciogliere resine, vernici, adesivi e sostanze organiche.
Normative, requisiti ambientali e politiche interne di sicurezza portano a ridurne e ad eliminarne l’impiego.
Nei conformal coating a base solvente, i solventi servono soprattutto a ridurre la viscosità e facilitare l’applicazione.
Tra le alternative rientrano solventi non aromatici, conformal coating siliconici e sistemi polimerizzabili UV.
La scelta dipende da metodo di applicazione, viscosità, tempi di essiccazione o polimerizzazione, PCB e condizioni di processo.
Toluene e xilene sono solventi che da decenni dimostrano il proprio valore e la propria utilità nei settori degli adesivi e dei prodotti di conformal coating per elettronica. Purtroppo, rappresentano un’arma a doppio taglio, in quanto offrono eccellenti proprietà solventi e di essiccazione, ma comportano impatti negativi su salute e ambiente non trascurabili.
Indice
Perchè la maggior parte dei conformal coating è formulata con solventi aromatici
Molti conformal coating tradizionali utilizzati per proteggere i circuiti stampati (PCBA) vengono formulati utilizzando solventi aromatici come il toluene e lo xilene. La diffusione di questi specifici solventi è dovuta a diversi fattori importanti per la produzione di adesivi e rivestimenti, tra cui:
Costo relativamente basso
Eccellente compatibilità con i polimeri organici
Bassa velocità di evaporazione/essiccazione
La lenta evaporazione è di grande valore nei rivestimenti industriali poiché riduce al minimo l’essiccazione prematura e la formazione di una pellicola superficiale che può intrappolare bolle d’aria altri difetti.
Per esigenze normative, ambientali o legate alle politiche interne di sicurezza, molte aziende stanno valutando la possibilità di ridurre o eliminare l’impiego di solventi aromatici nei propri processi produttivi. In questi casi, l’obiettivo non è semplicemente sostituire toluene e xilene, ma individuare tecnologie alternative compatibili con il processo di applicazione e con le prestazioni richieste al conformal coating.
Perchè si utilizza il toluene
Lo xilene e il toluene sono due solventi aromatici comunemente utilizzati nell’industria degli adesivi e dei rivestimenti.
Sono stati impiegati in sicurezza per decenni, a condizione che vengano utilizzati con le adeguate misure di protezione. Ciò include i DPI standard:
guanti
maschere
un’adeguata ventilazione dell’ambiente di lavoro
Aumentando l'impegno a favore della tutela ambientale e della riduzione dei rischi per la salute personale da queto è iniziata la limitazione dell’uso di questi solventi.
Nei conformal coating a base solvente, il solvente svolge principalmente una funzione di processo: permette di ridurre la viscosità del materiale e ottenere caratteristiche adatte all’applicazione e alla formazione di un film uniforme sul PCBA.
I polimeri che costituiscono il rivestimento possono infatti presentare, allo stato iniziale, una viscosità troppo elevata per determinate modalità applicative. Il solvente consente quindi di ottenere una formulazione più facilmente lavorabile e applicabile.
I solventi diluenti per conformal coating non costituiscono il film protettivo finale: vengono utilizzati durante la lavorazione per gestire la viscosità e successivamente evaporano nella fase di essiccazione. Proprio per questo, quando si vuole ridurre o evitare l’impiego di solventi aromatici, è possibile valutare formulazioni basate su solventi alternativi oppure tecnologie di coating che asciugano per reticolazione come gli UV e non per evaporazione, in modo che l’intero prodotto depositato rimanga sul PCBA senza evaporazione.
Perché prendere in considerazione i conformal coating senza toluene?
La risposta ha principalmente a che fare con le normative e le limitazioni nazionali, statali e locali sull’uso dei solventi aromatici.
Queste limitazioni si basano su conoscenze continue e in evoluzione relative ai potenziali pericoli per la salute e dei rischi ambientali associati ai solventi organici.
Tutti i solventi organici comportano rischi potenziali per la salute umana e l’ambiente. Gli organismi di regolamentazione impongono restrizioni specifiche o requisiti di controllo più severi per i solventi aromatici, come toluene e xilene, fino a prevederne, in determinati ambiti applicativi, la sostituzione o l’eliminazione.
Di conseguenza, può essere necessario individuare alternative non aromatiche che garantiscano prestazioni equivalenti, riducendo al contempo i rischi per gli operatori e l’impatto ambientale, nel rispetto della normativa applicabile.
I solventi aromatici come il toluene e lo xilene comportano potenziali rischi per:
Salute e sicurezza
Rischi ambientali: tossicità per i pesci e la fauna selvatica e danni allo strato di ozono
Dal punto di vista della salute e della sicurezza, l’impiego di solventi aromatici richiede una corretta gestione del processo, considerando aspetti quali infiammabilità, esposizione degli operatori e concentrazione dei vapori nell’ambiente di lavoro.
L’adozione di adeguati dispositivi di protezione individuale, sistemi di ventilazione e procedure di gestione permette di controllare l’esposizione durante l’utilizzo. In alcuni contesti produttivi, tuttavia, normative, policy aziendali o specifici requisiti di processo possono portare alla scelta di ridurre o eliminare completamente i solventi aromatici.
In questi casi è possibile valutare formulazioni e tecnologie alternative in funzione del conformal coating utilizzato, del metodo di applicazione e delle prestazioni richieste.
Per quanto riguarda l’ambiente in generale, i solventi aromatici possono comportare il rischio di contaminazione dell’aria, del suolo o dell’acqua se non gestiti correttamente.
Nell’aria, i rischi possono includere odori e problemi legati all’ozono.
Se versati o smaltiti in modo improprio, i solventi comportano ovviamente il rischio di contaminazione del suolo e dell’acqua, con conseguenze sia per gli esseri umani che per la fauna selvatica.
Per rispondere a queste differenti esigenze, la gamma HumiSeal comprende diverse soluzioni che permettono di ridurre o evitare l’impiego di solventi aromatici.
Alternative ai solventi aromatici
Tra le alternative principali ai conformal coating a base solventi aromatici, tra le soluzioni HumiSeal troviamo:
Solventi non aromatici.
Conformal coating a base di silicone.
Conformal coating induribili con raggi UV
Solventi non aromatici
Tra le soluzioni HumiSeal sono disponibili anche diluenti privi di solventi aromatici. In base al conformal coating utilizzato, queste alternative possono consentire di mantenere un processo a base solvente evitando l’impiego di toluene e xilene.
È quindi possibile valutare uno specifico diluente non aromatico quando si intende continuare a utilizzare un conformal coating a base solvente.
Alcuni esempi includono:
Diluente 600
Diluente 701
Diluente 905
Ogni diluente presenta tuttavia specifiche compatibilità e deve essere selezionato in funzione del conformal coating e del processo applicativo utilizzato.
Conformal coating a base di silicone
Un altro metodo per abbandonare i composti aromatici è rappresentato dai conformal coating siliconici per PCB.
Questi rivestimenti conformi possono essere prodotti con viscosità adeguate per applicazioni spray senza l’uso di solventi intermedi.
I siliconi possono avere un contenuto di solidi del 100%, garantendo che l’intero prodotto depositato rimanga sul PCBA senza evaporazione.
Conformal coating induribili con raggi UV
Scheda elettronica esposta a illuminazione UV
Un’opzione sempre più diffusa per l’eliminazione dei solventi di lavorazione è rappresentata dai conformal coating induribili con raggi UV ecocompatibili.
Questi conformalcoating , vengono forniti con il 95 % fino al 98% di solidi senza la necessità di solventi per ottenere la viscosità desiderata in modo che l’intero prodotto depositato rimanga sul PCBA senza evaporazione.
A differenza dei processi a base di solventi, non vi sono sottoprodotti chimici né rischi per la sicurezza personale e ambientale durante la manipolazione di questi materiali.
Come scegliere un conformal coating senza toluene
Ridurre o eliminare i solventi aromatici non significa necessariamente adottare un’unica tecnologia alternativa. La scelta dipende:
dal metodo di applicazione
dalla viscosità richiesta
dai tempi di essiccazione o polimerizzazione
dalle caratteristiche del PCB
dalle condizioni operative del processo produttivo
La gamma HumiSeal comprende soluzioni basate su solventi non aromatici, conformal coating siliconici e sistemi polimerizzabili UV, consentendo di valutare approcci differenti in funzione dell’applicazione.
Per questo la scelta dovrebbe partire dai requisiti del processo e dal livello di protezione richiesto per garantire la miglior protezione della scheda..
Cabiotec può supportare l’individuazione della soluzione HumiSeal più coerente con le esigenze applicative e produttive.
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