¿Cómo reforzar la electrónica de uso médico, como los vestibles? Los adhesivos proporcionan protección contra golpes, vibraciones y líquidos, al tiempo que mantienen la estética. Los geles suaves, las siliconas y los epoxis rígidos aportan confiabilidad.
Muchos de los dispositivos electrónicos que se utilizan hoy en día cumplen una función similar a la que tenían hace 10 años y, sin embargo, muchos se han vuelto más pequeños, más rápidos y más ligeros, y pueden utilizarse prácticamente en cualquier lugar. Para que esto sea posible, los dispositivos electrónicos necesitan protección contra golpes, agua, calor y otros factores a los que se ven expuestos durante su uso. Esto plantea la pregunta: “¿Cómo se ensamblan estos dispositivos electrónicos, cada vez más pequeños y con peso ligero, para que funcionen de manera confiable y se mantengan protegidos a largo plazo?” Para ayudar a responder a esta pregunta, nos hemos puesto en contacto con Jeff Bowin, ingeniero principal de TCS en Henkel, para obtener más información sobre este tema y sobre las tecnologías que se han desarrollado para contribuir a la solidez de los dispositivos electrónicos. El reforzamiento implica una solución de protección múltiple frente a factores ambientales perjudiciales, tales como temperaturas extremas, líquidos, elementos corrosivos, golpes y vibraciones. Proporciona tanto refuerzo mecánico como aislamiento eléctrico.
En el ámbito médico, la confiabilidad de estos dispositivos es esencial y permite brindar una atención continua y avanzada al paciente. El reforzamiento se puede observar en todos los dispositivos electrónicos, pero algunos requieren una protección especial frente a su entorno. Por ejemplo, un parche de monitorización de glucosa se coloca sobre el cuerpo humano y, aunque tal vez no tenga que soportar temperaturas extremas, ya que el cuerpo humano no alcanza temperaturas tan elevadas, sí debe estar protegido contra otros factores, como el sudor y los golpes. Algunas de las aplicaciones utilizadas en este parche podrían ser los underfills y el fijado estructural.
El underfill es una aplicación que se utiliza para proporcionar protección a las uniones de soldadura y las bolas de soldadura que conectan un chip a una PCB. De este modo se crea un componente electrónico sólido con refuerzo mecánico que evita la fatiga mecánica y aumenta la vida útil del componente electrónico. “El simple hecho de utilizar un dispositivo según lo previsto o de pulsar sus botones provoca estrés y podría dar lugar a un desgaste generalizado del dispositivo”, afirmó Bowin. Si se deja caer un dispositivo electrónico portátil que no cuenta con underfill, los componentes internos podrían sacudirse y romper las uniones de soldadura, o bien afectar negativamente a la funcionalidad y la vida útil del dispositivo.
Existen materiales que ofrecen una procesabilidad óptima, con velocidades de flujo elevadas y la capacidad de rellenar eficazmente los espacios de los componentes en la cara inferior con alturas de protuberancias extremadamente bajas. Estos productos están diseñados para reducir la tensión provocada por la incompatibilidad de los coeficientes de expansión y garantizar la confiabilidad en ciclos térmicos, choques térmicos, ensayos de caída y otras pruebas exigentes, así como durante su uso.
Para mejorar la confiabilidad de muchos dispositivos portátiles, los underfills ocupan rápidamente el espacio entre el encapsulado y la placa, se curan rápidamente y ofrecen protección contra tensiones mecánicas, como los golpes por caídas y las vibraciones, además de permitir la reintervención. En aquellas aplicaciones en las que no se requiere un underfill completo, las tecnologías de unión en las esquinas y en los bordes ofrecen una solución rentable, con un sólido refuerzo perimetral y capacidad de autocentrado, combinadas con una rápida velocidad de procesamiento. Vea el video de la aplicación a continuación.
Existen formulaciones de underfill disponibles en formato preaplicado que ofrecen altos niveles de confiabilidad, una amplia capacidad de procesamiento y un buen relleno de huecos en dispositivos de paso ultrafino y baja altura de protuberancia.
El recubrimiento conformado, una forma de protección de circuitos impresos, se ha utilizado tradicionalmente en sectores como el aeroespacial, y otros mercados han ido incorporando cada vez más esta aplicación para proteger los PCB de los líquidos y dotar a los dispositivos electrónicos de características impermeables. El recubrimiento conformado también protege contra los choques térmicos, la humedad, los líquidos corrosivos y otras condiciones ambientales adversas. Los vestibles de uso médico, como los relojes inteligentes y los parches de glucosa de uso continuo, se beneficiarían de una protección contra el sudor, que podría penetrar en el ensamblaje electrónico.
Mientras que las técnicas de encapsulado y moldeo a baja presión suelen encapsular todo el ensamblaje, el recubrimiento conformado permite proteger de forma selectiva determinados áreas. Esta capacidad cobra especial importancia en los ensamblajes que pueden requerir la reparación de componentes específicos con el fin de preservar la integridad del resto de la PCB, como ocurre en el caso de las placas de alto valor. Normalmente, cuando se aplica un recubrimiento conformado a una PCB, hay áreas de la placa que deben quedar libres de recubrimiento. A estas áreas se las suele denominar “zonas restringidas” y, tradicionalmente, se han protegido con cintas, máscaras líquidas o máscaras curables por UV.
Cada proceso tiene ventajas y desventajas. Al combinar las ventajas de los materiales de enmascaramiento convencionales (buena adhesión a múltiples superficies, bajos residuos, compatibilidad con dimensiones miniaturizadas y procesos automatizados) y eliminar sus inconvenientes (aplicación manual que requiere mucho tiempo, etapas de curado prolongadas, residuos y olor), Henkel ha desarrollado una solución para el aislamiento de las áreas de exclusión en placas de circuito impreso (PCB) que ha permitido a los fabricantes lograr un ahorro de costos.
Compatible con los sistemas de dosificación automatizados, el material se aplica rápidamente y con precisión justo donde se requiere, sin riesgo de que se desplace a áreas no deseadas, lo cual es un factor importante a tener en cuenta dadas las dimensiones altamente miniaturizadas de las placas y los componentes actuales. El adhesivo termofusible se mantiene firmemente en su lugar mientras pasa por el proceso de recubrimiento, tras lo cual se despega de forma rápida y limpia, dejando bordes bien definidos y sin dejar residuos.(1)
Para obtener más información sobre esta solución sencilla y sustentable, lea el artículo técnico o vea el video a continuación.
En resumen, el reforzamiento es un elemento clave en la producción y el ensamblaje de dispositivos de electrónica de uso médico. A medida que el uso de dispositivos médicos portátiles siga aumentando en el futuro, el reforzamiento protegerá estos dispositivos para ofrecer a las personas funciones confiables en su vida cotidiana, así como una monitorización constante de su salud.
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