¿Cómo rugerizar dispositivos electrónicos médicos como, por ejemplo, los dispositivos portátiles? Los adhesivos protegen contra golpes, vibraciones y líquidos sin afectar a la estética. Los geles blandos, siliconas y resinas epoxi rígidas aportan fiabilidad.
Muchos de los dispositivos electrónicos que se utilizan en la actualidad tienen un propósito similar al que tenían hace 10 años y, sin embargo, muchos han reducido su tamaño, son más rápidos, más ligeros y ofrecen capacidad para poder usarlos en prácticamente cualquier lugar. Para hacer esto posible, los componentes electrónicos deben protegerse contra golpes, agua, calor y otros elementos con los que se encuentran durante el uso. Esto plantea la pregunta: "¿cómo se ensamblan estos dispositivos electrónicos tan ligeros y cada vez más pequeños para funcionar de forma fiable y permanecer protegidos a largo plazo?" Para ayudar a responder a esta pregunta, nos pusimos en contacto con Jeff Bowin, ingeniero principal de TCS en Henkel, para que nos proporcionara más información sobre este tema y las tecnologías que se han desarrollado para ayudar a reforzar los dispositivos electrónicos. La rugerización implica una solución multiprotección contra factores ambientales dañinos, tales como temperaturas extremas, fluidos, elementos corrosivos, golpes y vibraciones. Esta proporciona un refuerzo mecánico y aislamiento eléctrico.
En el campo médico, la fiabilidad de estos dispositivos resulta esencial y facilita una atención continua y avanzada al paciente. La rugerización se puede ver en todos los dispositivos electrónicos, pero algunos requieren una protección especial para sus entornos. Al colocar, por ejemplo, un parche de monitorización continua de la glucosa en el cuerpo humano, es posible que este no tenga que soportar temperaturas extremas, ya que el cuerpo humano no está tan caliente, pero debe protegerse de otros factores como el sudor y los impactos. Algunas de las aplicaciones utilizadas en este parche podrían ser materiales de relleno y apilamientos estructurales.
El material de relleno es una aplicación que se utiliza para proteger las juntas de soldadura y bolas de soldadura que conectan un chip a una placa de circuito impreso (PCB). Esto crea una pieza electrónica sólida con refuerzo mecánico que evita la fatiga mecánica y aumenta la vida útil de la electrónica. "El simple uso de un dispositivo según lo previsto o presionar los botones del dispositivo causa tensiones y podría provocar fatiga en todo el dispositivo", explicó Bowin. Dejar caer un dispositivo electrónico portátil con material de relleno insuficiente, podría provocar vibraciones en los componentes internos y la rotura de las uniones soldadas o bien, afectar negativamente a la funcionalidad y vida útil del mismo.
Hay disponibles materiales que ofrecen la máxima capacidad de procesamiento con velocidades de flujo rápidas y capacidad para rellenar de manera efectiva los espacios inferiores-laterales de los componentes con bolas de soldadura de muy poca altura. Estos productos se han diseñado para reducir las tensiones causadas por coeficientes de expansión no coincidentes y ofrecen fiabilidad en pruebas de cambios cíclicos de temperaturas, cambios bruscos de temperatura, caídas y otras pruebas exigentes, así como durante el uso.
Para mejorar la fiabilidad de numerosos dispositivos portátiles, los materiales de relleno llenan rápidamente el espacio entre el paquete y la placa, curan con rapidez, protegen las juntas de soldadura contra tensiones mecánicas como, por ejemplo, golpes, caídas y vibraciones, y se pueden remoldear. Para aplicaciones en las que no se requiere un relleno completo, las tecnologías de unión de esquinas y bordes constituyen una solución rentable con un sólido refuerzo perimetral y capacidad de autocentrado combinado con una alta velocidad de procesamiento. Vea el siguiente vídeo de aplicación.
Hay disponibles materiales de relleno en formulaciones para preaplicación que ofrecen el máximo nivel de fiabilidad con una gran capacidad de procesamiento y relleno de huecos en dispositivos con bolas de soldadura de paso ultrafino y baja altura.
El recubrimiento conformado, una forma de protección de placas de circuito impreso, se ha utilizado históricamente en industrias tales como la aeroespacial, mientras que en otros mercados han integrado cada vez más esta aplicación para proteger las PCB de fluidos y desarrollar características de impermeabilización en el interior de la electrónica. El recubrimiento conformado también ofrece protección contra cambios bruscos de temperatura, humedad, líquidos corrosivos y otras condiciones ambientales adversas. En los dispositivos médicos portátiles de consumo como, por ejemplo, relojes inteligentes, así como parches de glucosa, se aprovecharían las ventajas que ofrece una protección contra el sudor, que podría penetrar en el ensamblaje electrónico.
Mientras que las técnicas de encapsulado y moldeo a baja presión normalmente encapsulan el ensamblaje completo, el recubrimiento conformado permite la protección selectiva de áreas específicas. Esta capacidad es importante en ensamblajes que pueden requerir el reprocesamiento de componentes específicos para mantener la integridad del resto de la PCB, como ocurre con las placas de alto valor. Normalmente, cuando se utiliza recubrimiento conformado en una PCB, es porque hay áreas de la placa que deben mantenerse libres de recubrimiento. Estas áreas a menudo se denominan "zonas de exclusión" y tradicionalmente se han enmascarado con cintas, máscaras líquidas o máscaras de curado UV.
Cada proceso ofrece ventajas e inconvenientes. Al combinar las ventajas de los materiales de enmascarado convencionales (buena adhesión a múltiples superficies, pocos residuos, compatibilidad con dimensiones miniaturizadas y procesos automatizados) y eliminar los inconvenientes (aplicación manual muy tediosa, curado prolongado, residuos y olor), Henkel ha desarrollado una solución para el aislamiento de áreas de exclusión en PCB que ha ofrecido como resultado un ahorro de costes para los fabricantes.
Compatible con sistemas de dispensación automatizados, el material se dispensa rápidamente y con precisión donde se requiere sin riesgo de migración a áreas no designadas, lo que es una consideración importante para las dimensiones tan miniaturizadas de las placas y los componentes actuales. El adhesivo termofusible permanece firmemente en su posición a medida que atraviesa el proceso de recubrimiento, tras lo cual se despega de forma rápida y limpia, dejando bordes definidos y cero residuos.(1)
Para obtener más información sobre esta solución simplificada y sostenible, lea el documento técnico o vea el siguiente vídeo.
En resumen, la rugerización es un elemento que desempeña una función clave en la producción y el ensamblaje de dispositivos electrónicos médicos. A medida que el uso de dispositivos médicos portátiles siga aumentando en el futuro, la rugerización protegerá estos dispositivos para proporcionar a las personas funciones fiables en su vida diaria, así como una monitorización constante de su salud.
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