Współczesny przemysł stawia coraz wyższe wymagania techniczne podczas realizacji różnych zadań. Dziedzina montażu elektroniki jest dobrym przykładem ilustrującym jak na przestrzeni niezbyt długiego okresu czasu wdrożono szereg różnych nowych procesów. Jednym ze sposobów na spełnienie coraz wyższych wymagań, a tym samym poprawy jakości jest hermetyzacji.
Czym jest hermetyzacja elektroniki?
Hermetyzacja elektroniki jest procesem polegającym na stworzeniu warstwy z materiału izolującego (przeważnie ciekłego we wstępnej fazie) pomiędzy zmontowanym obwodem elektronicznym (np. zmontowane PCB) a środowiskiem z niekorzystnymi czynnikami zewnętrznymi. Hermetyzacja jest w stanie zagwarantować całkowitą szczelność lub podnieść odporność układu głównie na wilgoć i zanieczyszczenia stałe np. kurz/pył. Ponadto jeśli skorzystamy z zalewy o wyższej przewodności cieplnej w rezultacie możemy również poprawić przewodność cieplną całego układu. Miniaturyzacja sprzętu elektronicznego powoduje coraz większe trudności z utrzymaniem akceptowalnego poziomu emisji ciepła. Każde z w/w zjawisk powoduje szereg problemów dla współczesnej elektroniki. Dzięki zastosowaniu hermetyzacji, zabezpieczony układ jest w stanie zapewnić bezawaryjne działanie przez dłuższy czas. Zatem cel wydaje się być szczytny – zabezpieczajmy elektronikę! Poniżej przedstawiamy Państwu hermetyzację poprzez dozowanie silikonu w odpowiedniej ilości wokół układu scalonego umieszczonego na płytce PCB.
Hermetyzacja elektroniki – materiały.
Zależnie od układu z jakim mamy do czynienia i zależnie od oczekiwanych w przyszłości rezultatów możemy zastosować różne sposoby hermetyzacji oraz różne substancję hermetyzujące. Głównie są to cienkowarstwowe lakiery 1-składnikowe, zalewy 2 składnikowe oraz uszczelki 1 i 2 składnikowe. Jeśli chodzi o materiał to dostępny jest: silikon (dozowanie silikonu), poliuretan, epoksyd oraz akryl stosownie do aplikacji w wersji 1- lub 2-składnikowej. Należy pamiętać o tym, że każda z powyższych substancji posiada swoje unikalne odmiany oraz parametry. Dlatego odpowiedni ich wybór ma bardzo duże znaczenie dla uzyskania oczekiwanych właściwości użytkowych naszego układu.
Sposoby hermetyzacji.
Hermetyzacja elektroniki zasadniczo może zostać podzielona na trzy rodzaje:
- wylewana uszczelka,
- zalewanie (ang. potting),
- lakierowanie.
Każdy z w/w ma inne właściwości i inne docelowe przeznaczenie.
Stosowanie uszczelki wylewanej.
Stosowanie uszczelki wylewanej – to precyzyjna metoda na uszczelnienie krawędzi łączenia, obudowy. W przypadku elektroniki bardzo często występuje konieczność połączenia krawędzi obudowy w taki sposób aby była szczelna i czasami umożliwiała otwarcie bez uszkodzenia. Można wtedy zastosować klasyczną uszczelkę typu oring lub dedykowaną wycięta uszczelkę z pianki. Innym przykładem mogą być elementy różnego rodzaju mechanizmów, na przykład silnika samochodowego czy układu napędowego, które wymagają do prawidłowego działania całkowitej szczelności. Tradycyjne uszczelki nie są najlepszym rozwiązaniem, gdyż przyczyniają się do zwiększenia produkcji odpadów oraz są bardziej podatne na uszkodzenia podczas montażu lub dalszej eksploatacji. Lepszym rozwiązaniem są uszczelki wylewane za pomocą precyzyjnego dozownika. Wylewanie uszczelek wiąże się nie tylko z uzyskaniem lepszych parametrów i zabezpieczenia dla danego produktu, ale także z obniżeniem kosztów samej pracy. Poniżej przedstawiamy Państwu uszczelki silikonowej w formie dozowanie silikonu.
Zalewanie.
Zalewanie – jest jednym z najbardziej popularnych oraz efektywnych sposobów hermetyzacji, a zatem bardzo często staje się nieodłącznym etapem produkcji elektroniki. Polega na zalaniu obudowy, w której znajduję się elektronika masą zalewową (np. PU, EPOKSYD lub SILIKON). Zalewy są powszechnie wykorzystywane w wielu branżach, zwłaszcza tam, gdzie częścią składową wytwarzanego elementu jest wszelkiego rodzaju elektronika. Rodzaj materiału zależy od szczegółowych wymagań projektu. Jest to obecnie jeden z najlepszych dostępnych sposobów na odpowiednie zabezpieczenie produktów i poprawienie ich jakości. Poniżej przedstawiamy Państwu proces zalewania.
Wymagająca hermetyzacja elektroniki.
Niektóre układy o skomplikowanej budowie lub przeznaczone do pracy w trudniejszych warunkach mogą wymagać dodatkowych działań. W takim przypadku proces zalewania (hermetyzacja elektroniki) może zostać zmodyfikowany o zastosowanie próżni. Przykładem takiego układu mogą być cewki elektromagnetyczne, którym to proces hermetyzacji (z wykorzystaniem próżni) pomaga w zapewnieniu odporności na czynniki zewnętrzne (np. wilgoć) oraz poprawia ich właściwości elektryczne i mechaniczne. W przypadku powyższego procesu jednym z rozwiązań jest zastosowanie specjalistycznych systemów usprawniających proces hermetyzacji w próżni. Poniżej widoczny jest jeden z nich, posiadający w pełni zautomatyzowane komory przeznaczone do aplikacji materiałów pod obniżonym ciśnieniem.
Hermetyzacja elektroniki – podsumowanie.
Hermetyczny układ elektroniczny jest nam w stanie zagwarantować dłuższą bezawaryjność. Charakteryzuje się dodatkowymi właściwościami zależnie od dobranego sposobu (oraz materiału) hermetyzacji. Dobrze ułożony oraz skrupulatnie przemyślany plan hermetyzacji niesie za sobą bardzo wiele korzyści. Podczas doboru materiału należy pamiętać, że zalewy występują najczęściej w formie dwóch odrębnych składników, których to poprawne zmieszanie jest gwarancją oczekiwanych właściwości. Bardzo dobrym pomysłem jest tutaj zastosowanie specjalistycznych dozowników gwarantujących powtarzalną dawkę oraz precyzyjnie zmieszane składniki. Poniżej widoczne jest jedno z takich urządzeń posiadające 4 zbiorniki na poszczególne składniki żywicy, które umożliwiają zmianę właściwości mechanicznych dozowanego materiału. Głowica dozująca został przykładowo podwieszona na krótkim ramieniu celem prezentacji. Ostateczna postać stanowiska zawsze konsultowana jest z docelowym użytkownikiem.
