Teaser Komponentenschutz 2000x701px
Näin varmistat komponenttien suojauksen

Oikea menetelmä, oikea liitin

Näin onnistuu komponenttien suojaus – oikea menetelmä, oikea liitin

Elektroniikkateollisuus on murroksessa: olipa kyse sitten autoteollisuudesta, aurinko- ja tuulivoimasta tai teollisuusautomaatiosta, sähköistyminen etenee kaikilla aloilla. Verkottumisen jatkuvan lisääntymisen myötä elektroniikkahäiriöiden määrä on kuitenkin kasvanut viime vuosina – Center for Automotive Researchin mukaan peräti 29 %. Odotettavissa olevista ympäristövaikutuksista riippuen elektroniikkakomponenttien suojaus on siksi välttämätöntä. Sen avulla elektroniikka voidaan suojata luotettavasti – tätä varten käyttäjät tarvitsevat kuitenkin myös vastaavanlaisen, valukompatibelin liitäntäratkaisun.

Komponenttien suojausmenetelmien kasvava tarve

Erilaiset menetelmät suojaavat elektronisia komponentteja iskuilta, tärinältä, kosteudelta, lialta, korkeilta lämpötiloilta, jatkuvilta lämpötilanvaihteluilta ja niiden aiheuttamilta vaurioilta. Komponenttien suojaus voi siis merkittävästi parantaa lopputuotteiden käyttöikää, toimintavarmuutta ja luotettavuutta.

Tästä syystä komponenttien suojausmenetelmiä käytetään jo säännöllisesti monissa sovelluksissa: sähköisessä liikenteessä, teollisuuden automaatiossa, rautatiesovelluksissa, lääketieteen tekniikassa, tuulivoima- ja aurinkotekniikassa, viestintäelektroniikassa, maataloudessa ja kodinkoneissa – elektroniikkaa käytetään nykyään lähes kaikkialla. Kasvava haaste on miniaturisoinnin lisääntyvä trendi. Elektroniikka pienenee jatkuvasti ja vaatii erilaisia suojatoimenpiteitä, jotta vuotovälejä voidaan jälleen suurentaa ja ilmatiloja poistaa. Komponenttien rasitus-

ja käyttöolosuhteiden mukaan valitaan siksi eri menetelmistä: Potting-valaminen, konformaalipinnoitus ja kuumasulatusmuovaus ovat niistä suosituimpia.

Onko sinulla konkreettisia kysymyksiä?

mail
Autamme mielellämme kysymyksissäsi. Ota meihin yhteyttä!

Siirry yhteydenottolomakkeeseen »

Komponenttien suojausmenetelmä: Potting-valumenetelmä

Tabelle Potting Vergussstoffe
Taulukko 1:  Yleisimmät valumassat ja niiden ominaisuudet
Hyvin usein käytetään 1- ja 2-komponenttisia valumassoja, niin kutsuttuja potting-yhdisteitä. Kaksikomponenttisissa valumassissa hartsi ja kovete sekoitetaan sopivassa suhteessa asianmukaisella tekniikalla ja valetaan vakiona staattisen sekoitusputken kautta onteloon. Näin ollen tämä kylmävalumenetelmä ei ole muovausprosessi, vaan se vaatii kotelon, johon valumassa kaadetaan.
Potting-valumenetelmällä on monia etuja: se tarjoaa erinomaisen sähköeristyksen, korkean lämmönjohtavuuden sekä tärinän ja iskujen vaimennuksen, mutta on myös kemikaali-, kosteus-, lämpöshokki- ja syklikestävyyttä, suojaa elektroniikkaa pölyltä ja kosteudelta sekä omaa palonesto-ominaisuuksia.
 
Vakiintuneesti käytetään erityisvaatimusten mukaan epoksi-, polyuretaani- ja silikonihartseja. Ne kaikki eroavat toisistaan ominaisuuksiltaan (taulukko 1). 

Mainittujen materiaalien lisäksi on olemassa myös erikoistäyttöaineita ja valuhartseja. Niitä käytetään kuitenkin vain äärimmäisissä olosuhteissa. Ne suojaavat esimerkiksi ATEX-vaatimusten mukaisesti räjähdyksiltä estämällä syttymislähteen, palavan aineen ja hapen välisen kemiallisen reaktion. Lisäksi ne mahdollistavat sähköeristyksen korkeajännitteitä vastaan (jopa 30 kV/mm), suojaavat ylikuumenemiselta osittaisen lämmönkehityksen vuoksi ja tarjoavat suojaluokan IP68 mukaisen suojan pölyä ja jatkuvaa upotusta vastaan.

Valumassa tarjoaa käyttäjälle monia mahdollisuuksia. Tyypillisiä tuotteita, joissa menetelmää käytetään, ovat akkupaketit, teho- ja ohjauselektroniikka, laturit, räjähdyssuojattu elektroniikka, anturit, monitorit ja näytöt.

Komponenttien suojausmenetelmä: Conformal Coating

WW Trilogie Text 2022 new
Kuva 1:  Ohutkalvopäällyste (vasemmalla), paksukalvopäällyste (keskellä) ja valupäällyste (oikealla) vertailussa  Lähde: Werner Wirth
Conformal Coating -pinnoitteella piirilevyt voidaan pinnoittaa joko kokonaan tai vain valikoivasti. Valikoivassa pinnoituksessa vain tarvittavat piirilevyn alueet peitetään suojakerroksella. Yleensä pinnoitteita on kahta tyyppiä: ohutkalvopinnoite takaa valmistusprosessien korkean taloudellisuuden nopean kovettumisensa ja sopivan viskositeettinsa ansiosta. Paksukerrospinnoituksella saavutetaan puolestaan erityisen korkea reuna- ja pintasuojaus, joka suojaa elektronisia kokoonpanoja erityisesti äärimmäiseltä kosteudelta. Molemmissa tapauksissa konformaalipinnoitteet muodostavat kuivumisen jälkeen vain 30–2000 µm:n paksuisia kerroksia. Näin ollen elektroninen kokoonpano voidaan edelleen asentaa ahtaisiin tiloihin. Suojalakkien erilaisen viskositeetin ja

 siten erilaisen virtausominaisuuksien vuoksi asennettuihin elektronisiin komponentteihin sovelletaan mielellään DAM & FILL -periaatetta. Tässä menetelmässä tiksotrooppisesti säädetyllä suojalakalla muodostetaan ”pato” (engl. dam) esimerkiksi niiden komponenttien ympärille, joita ei saa valaa, kuten liittimien ympärille. Muut komponentit kostutetaan sen jälkeen matalaviskositeettisella suojalakkalla („Fill“, suomeksi „täyttö“). Conformal

Coating -pinnoitteessa käytetään erilaisia polymeerimateriaaleja. Käyttäjät voivat valita muun muassa silikonipohjaisten ja UV-kovettuvien tuotteiden välillä. Ensimmäiset sopivat erinomaisesti ankarille käyttöolosuhteille, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuudessa tai offshore-sovelluksissa, laajan lämpötila-alueensa (-40 °C – +200 °C) ansiosta. Jälkimmäiset koostuvat akrylaateista ja polyuretaaneista tai näiden materiaalien hybrideistä. Niiden erityispiirteitä ovat erityisesti se, että ne kovettuvat UV-initiaation ansiosta erittäin nopeasti, sekä erinomainen lämpöshokkikestävyys. Conformal Coating

-pinnoitteiden käyttöalueet ovat moninaiset ja ulottuvat autoteollisuudesta rautatietekniikkaan, anturitekniikkaan, teollisuuselektroniikkaan, lääketieteelliseen tekniikkaan sekä edellä mainittuun offshore-tuulivoimaan ja ilmailu- ja avaruusteknologiaan.

Komponenttien suojausmenetelmä: kuumasulatusmuovaus

Ausschnitt Draeger
Kuva 2:  Hotmelt-muovaus palomiehen kypärän esimerkillä. Keskellä näkyy: liittimet, joille on jätetty aukko Dam & Fill -menetelmällä.  Lähde: Werner Wirth
Erityinen muovausmuoto on kuumasulatusmuovaus. Tässä menetelmässä kokoonpano päällystetään materiaalilla yhdellä työvaiheella, jolloin muodostuu kotelorakenne ja kokoonpano samalla suojataan. Elektroniikka ei vaurioidu, koska matalaviskositeettiset, termoplastiset materiaalit ovat prosessoitavissa alhaisessa lämpötilassa ja ne prosessoidaan huomattavasti pienemmällä ruiskutuspaineella kuin tavallisessa muovin ruiskupuristuksessa. Tämä säästää komponentteja, samalla termoplastit kovettuvat nopeasti ja menetelmä on suhteellisen edullinen.

Matalapaineinen ruiskupuristus mahdollistaa siten, että jopa herkät komponentit, kuten koskettimet, anturit, piirilevyt ja kelat, voidaan ympäristöystävällisesti päällystää, liimata tai tiivistää IP68-luokituksen mukaisesti, jolloin ne ovat suojattuja myös kovimmilta rasituksilta.

Yksi ulkoisista vaikutuksista voimakkaasti kärsivä ala on esimerkiksi maatalous. Koneet ovat siellä päivittäin alttiina vaihteleville sääolosuhteille. Hotmelt-muovaus sopii täydellisesti elektroniikan suojaamiseen: se suojaa luotettavasti ja pitkäkestoisesti kosteudelta, lämpötilan vaihteluilta, korroosiolta ja tärinältä. 

Yhteenveto

icon info r

Potting, konformaalipinnoitus tai kuumasulatusmuovaus: Se, mikä komponenttien suojausmenetelmä sopii parhaiten, riippuu aina elektroniikan käyttökohteesta ja siihen liittyvistä vaatimuksista. Yhtä kaikille sopivaa ratkaisua ei ole olemassa.

Liittimien ongelmat

Schliffbild Verguss
Kuva 3:  Kaksiosaisen liittimen ja yksiosaisen flexilinkb-t-b-liittimen poikkileikkauskuva Lähde: ept GmbH
Äärimmäiset lämpötilat, lika ja kosteus, kemiallinen tai mekaaninen rasitus: Sopivalla komponenttien suojausmenetelmällä elektroniikka on suojattu lähes kaikilta ulkoisilta vaikutuksilta. Yksi seikka on kuitenkin otettava huomioon: komponenttien valaminen on mahdollista vain, jos käytetyt materiaalit eivät rajoita asennettujen komponenttien toimintaa. Tämä edellyttää kuitenkin myös valukomposiitin kanssa yhteensopivaa liitäntäratkaisua – tavallisten piirilevyliittimien käyttö on siten poissuljettua. Syynä tähän on useimmiten kaksiosainen jousi-veitsi-kosketintekniikka, jossa valumassa voi tunkeutua haavoittuvaan liitäntäalueeseen ja siten estää kosketuksen.

Tavanomaisissa liittimissä kosketusalue on siksi tiivistettävä Dam & Fill -menetelmällä ennen valua, jotta valumassan vaikutus ei aiheuta riskiä (kuva 2). Tärkeää on, että valumassa ei toisaalta vaikuta kosketuspisteisiin kosketusalueella ja katkaise siten signaalinsiirtoa. Toisaalta se estäisi jousen relaksaatio-ominaisuuksia.

Jotta valuminen olisi kuitenkin mahdollista ja samalla voitaisiin taata tarvittava vikasietoisuus, suositellaan yksiosaisen liitäntäratkaisun valitsemista, eli liitintä, joka ei tarvitse perinteistä liitäntäaluetta. Tällaisessa yksiosaisessa liittimessä valumismassan tunkeutuminen kosketusalueelle on mahdotonta.  

Paineistustekniikka ensisijaisena liitäntätekniikkana

UEbersichtsbild flexilink btb
Kuva 4:  Flexilinkb-t-b-piirilevyliitin, jossa on ept Tcom press® -puristusalue. Lähde: ept GmbH
Yksiosaiset liittimet tarjoavat näille materiaaleille tarvittavan IP-suojausluokan, mikä mahdollistaa valun – ja siten kestävän ja vankan liitäntäratkaisun. Myös liitäntätekniikan valinta on tässä yhteydessä tärkeää. Kaksipuolisten puristusalueiden avulla liitoskohta muuttuu kaasutiiviiksi kupariholkin ja puristusalueen välisen kylmähitsauksen ansiosta ja muodostaa siten valettavan liitoksen kahden piirilevyn välille, mikä on jo todistanut toimivuutensa kentällä miljardeja kertoja.

Lochspezifikation Flexilink
Kuva 5:  ept-puristusvyöhykkeen reikämääritykset Lähde: ept GmbH
Jotta tämä kaasutiivis liitos voidaan taata, on kuitenkin ehdottomasti välttämätöntä toteuttaa läpivientiliitännät ept-määritysten mukaisesti:


Koska liitäntäaluetta ei ole, liitin kestää puristustekniikan avulla jopa 200 g:n iskukuormituksia. Myöskään suurten lämpötilavaihteluiden aiheuttamat materiaalin liikkeet tai haitallisten kaasujen vaikutus eivät heikennä liitosta. Painamistekniikka lisää luotettavuutta moninkertaisesti juotostekniikkaan verrattuna, koska kylmiä tai murtuneita juotoskohtia ei voi esiintyä. Lisäksi näin voidaan välttää työläät valikoivat juotostyöt, kalliit kaapeliratkaisut ja välikappaleet, minkä ansiosta kehittäjät säästävät paitsi tilaa piirilevyllä myös voivat alentaa kustannuksia jopa 50 prosenttia.  

Yhdellä ainoalla komponentilla muodostetaan sekä mekaaninen että sähköinen liitos. Erityisesti modulaarisesti suunnitelluissa kokoonpanoissa, joissa on konfiguroitavia toimintoja tai erilaisia suorituskykytasoja, puristustekniikka voidaan erinomaisesti sisällyttää kokoonpanoprosessin loppuvaiheeseen. Tällöin peruspiirilevyille voidaan asentaa valinnan mukaan erilaisia moduuleja. Näin voidaan valmistaa laaja valikoima tuotteita yhdellä nopealla työvaiheella. Koska kokoonpanon lopullinen valaminen on myös mahdollista, sähköinen ja mekaaninen liitos säilyy luotettavana.  

Valulla käyttäjät voivat suojata elektronisen kokoonpanonsa mahdollisimman tehokkaasti aggressiivisilta ympäristövaikutuksilta. Jos kuitenkin harkitset komponenttien suojaamista sovelluksessasi, sinun on otettava huomioon myös sopivan liittimen valinta yhdessä sopivan liitäntätekniikan kanssa. Yksiosainen, puristettu ja valettu – tässä yhdistelmässä elektroniset kokoonpanot ovat suojattuja (lähes) kaikilta vaikutuksilta.

Lisätietoja puristustekniikasta ilmaisessa whitepaperissa

Icon Whitepaper
Haluatteko saada vieläkin yksityiskohtaisempaa asiantuntemusta painotekniikasta?
Lähetämme teille mielellämme ilmaisen whitepaperimme, jossa käsitellään painotekniikan perusteita yksityiskohtaisesti:

Pyydä whitepaper »

Sopiva puristusliitin

Flexilink Produkt Kurzbeschreibung 515x3006
flexilink b-t-b

Flexilink b-t-b -liittimemme täyttää juuri nämä kestävyyttä ja vikasietoisuutta koskevat vaatimukset, ja se on saatavana myös luotettavalla puristustekniikalla.
Lisätietoja tuotteesta löydät täältä:


Flexilink »
Motive Web Kurzbeschreibung Kontakt 1640x1195px
Onko kysyttävää?
Ota meihin yhteyttä!

Lähetä kysely lomakkeella

+49 8861 2501 0

sales@ept.de
Kiitos paljon!

Otamme teihin pian yhteyttä keskustellaksemme tarpeistanne. Laadimme ja lähetämme teille yksityiskohtaisen raportin HighSpeed-ominaisuuksista sekä S-parametrit oman suunnittelunne simulointia varten.

Pyydä HighSpeed-ominaisuudet ja S-parametrit oman suunnittelusi simulointia varten

*-merkillä merkityt kentät ovat pakollisia.
Voit lukea tietosuojaselosteemme täältä.

Viestisi on lähetetty.

Kiitos kiinnostuksestasi – käsittelemme pyyntösi mahdollisimman pian.

Yhteydenottolomake

*-merkillä merkityt kentät ovat pakollisia.

Henkilötiedot

Viestisi

Tietosuoja

Voit lukea tietosuojaselosteemme täältä.

Viestisi on lähetetty.

Kiitos kiinnostuksestasi – käsittelemme pyyntösi mahdollisimman pian.

Yhteydenottolomake

*-merkillä merkityt kentät ovat pakollisia.

Henkilötiedot

Takaisinveto

Viestisi

Olen kiinnostunut

Tietomateriaali

Tietosuoja

Voit lukea tietosuojaselosteemme täältä.

Kiitos kiinnostuksestanne

Täältä voit ladata whitepaperin:

Lataa whitepaper

Ennen kuin voit ladata whitepaperin, täytäthän seuraavat kentät. Kiitos.

*-merkillä merkityt kentät ovat pakollisia.

Henkilötiedot

Tietosuoja

Voit lukea tietosuojaselosteemme täältä.

Viestisi on lähetetty.

Kiitos kiinnostuksestasi Electronica-messujen jälkeiseen verkostoitumistapahtumaamme. Tarkastelemme pyyntösi ja vahvistamme osallistumisesi mahdollisimman pian.

Kyselylomake

*-merkillä merkityt kentät ovat pakollisia.

Henkilötiedot

Tietosuoja

Voit lukea tietosuojaselosteemme täältä.

Kiitos tiedustelustanne

Tarkastelemme pyyntöänne ja otamme teihin yhteyttä mahdollisimman pian.

Vaatimuksenne tarvittavalle liittimelle

*-merkityt kentät ovat pakollisia, täytä ne.

Yhteyshenkilö

Pyyntönne

Väärä tiedostomuoto! Valitse PDF- tai JPG-tiedosto.
Voit lukea tietosuojaselosteemme täältä.

Kiitos tiedustelustanne

Tarkastelemme pyyntöänne ja otamme teihin yhteyttä mahdollisimman pian.

Pyydä tarjous liittimien räätälöinnistä

*-merkityt kentät ovat pakollisia, täytä ne.

Yhteyshenkilö

Pyyntönne

Väärä tiedostomuoto! Valitse PDF- tai JPG-tiedosto.
Voit lukea tietosuojaselosteemme täältä.