Hermetyzacja i odprowadzanie ciepła – jaki preparat zastosować?

Hermetyzacja układów elektronicznych czy pakietów bateryjnych wydzielających ciepło, bez odpowiednio zaprojektowanego układu chłodzenia, znacznie zwiększa ryzyko uszkodzenia lub ogranicza wydajność urządzenia. Jednym z rozwiązań tego problemu może być zastosowanie termoprzewodzących żywic lub zalew silikonowych.

Posłuchaj
00:00

BL elektronik oferuje kompleksowe rozwiązania dla branży elektronicznej oraz energetycznej w zakresie klejenia, uszczelniania, hermetyzacji, lakierowania i preparatów termoprzewodzących. Oferowane przez nas zalewy termoprzewodzące renomowanych producentów znajdują zastosowanie w motoryzacji oraz innych gałęziach przemysłu. Dobór optymalnej zalewy termoprzewodzącej przy coraz bardziej złożonych układach, pracujących w trudnych warunkach środowiskowych, nie jest sprawą prostą i wymaga wnikliwej analizy, a często długotrwałych testów. Na etapie wyboru preparatu ważne jest poznanie założeń projektowych, wymagań i oczekiwań klienta, co pozwala ograniczyć koszty związane z testami i skraca czas wdrożenia do produkcji. Ważna uwaga – preparaty termoprzewodzące zawierają wypełniacze i w związku z tym ciężar jest nawet 2 krotnie większy od objętości. Można wyróżnić kilka podstawowych parametrów, których zdefi niowanie ułatwia wybór typu zalewy czy żywicy, którą możemy zastosować w danej aplikacji i pozwala wyeliminować te, które najprawdopodobniej się nie sprawdzą. Są to:

  • zakres temperatur pracy urządzenia
  • przewodnictwo cieplne – parametr określający współczynnik odprowadzania ciepła W/mK
  • lepkość – inaczej płynność, warunkuje penetrację wokół elementów elektronicznych
  • twardość – wyrażana w skali Shore'a od A do D
  • adhezja • środowisko pracy, odporność na chemikalia, zanurzenie w wodzie
  • niepalność, UL94
  • czas życia – czas, który mamy na użycie zalewy do momentu jej żelowania
  • czas pełnego utwardzenia – w części produktów istnieje możliwość skrócenia tego procesu poprzez utwardzanie w wyższych temperaturach
  • proporcja mieszania w przypadku zalew 2-składnikowych

Do zabezpieczania elektroniki wykorzystuje się wiele preparatów, jednak gdy zachodzi konieczność odprowadzania ciepła, najczęściej są to: silikony, epoksydy czy poliuretany. Każdy materiał ma swoje zalety, ale ma również pewne ograniczenia.

Zalewy silikonowe

Zalewy silikonowe charakteryzują się największą stabilnością termiczną. Zachowują swoje właściwości w bardzo szerokim zakresie temperatur nawet od –70 do 260oC. Utwardzają się do miękkich elastomerów (Shore'a 40–80), a przez to chronią wrażliwe komponenty SMD przed uszkodzeniem przy gwałtownych zmianach temperatury.

Zabezpieczają także przed wilgocią i wodą, są łatwe w aplikacji i nietoksyczne lub o małej toksyczności (tabela 1). Przy zalewach dwuskładnikowych utwardzanie następuje w wyniku reakcji chemicznej po zmieszaniu komponentów, grubość warstwy może być dowolna. Pełne utwardzenie zależy od typu zlewy i następuje w czasie od kilku godzin do doby. W przypadku zalew addycyjnych, np. QSIl553, SE3000 ACC Silicones, proces ten można skrócić do kilku minut po podgrzaniu do temp. 100oC. Silikony addycyjne mają mechaniczną adhezję, pozwalającą na ewentualny serwis. W urządzeniach, gdzie dobra adhezja jest kluczowa, można to poprawić, stosując np. primer nr 3. Innym rozwiązaniem jest użycie zalewy, która zawiera w swoim składzie primer zwiększający przyczepność np. silikon niemieckiej fi rmy Otto Chemie, Novasil S151. Rozwiązaniem jest też 1-składnikowy silikon, który utwardzany w temp. powyżej 100oC doskonale łączy się z podłożem jak np. AS1420 fi rmy ACC. Wysokie koszty zalew silikonowych, szczególnie typu addycyjnego, gdzie składnik B zawiera platynę, stanowią problem w projektach budżetowych. Mimo to coraz więcej modułów elektronicznych, szczególnie w automatyce i branży motoryzacyjnej, wymaga parametrów pracy, które mogą być gwarantowane wyłącznie przez tego typu zalewy.

Żywice epoksydowe i poliuretanowe

Drugą grupą zalew termoprzewodzących są żywice epoksydowe i poliuretanowe. Ich niewątpliwą zaletą jest niska cena, ponieważ skład chemiczny nie jest oparty na tak drogich składnikach jak w przypadku silikonów. Żywice epoksydowe mają dobrą odporność na wysoką temperaturę i pracują nawet do 200°C, sprawdzają się w trudnych środowiskach np. w urządzeniach wymagających pracy w ciągłym zanurzeniu w wodzie czy narażonych na działanie chemikaliów. Preparaty epoksydowe mają doskonałą przyczepność do metali, gorszą do tworzyw sztucznych, warto o tym pamiętać przy projektowaniu obudowy urządzenia (tabela 2).

epoksydowych bezpośrednio na wrażliwe komponenty jest ich twardość. Firma Robnor ResinLab ma w swojej ofercie żywice epoksydowe o podwyższonym przewodnictwie cieplnym (w tabeli zamieszczono przegląd podstawowych parametrów). Na szczególną uwagę zasługuje żywica PX439XS, o wysokim przewodnictwie cieplnym, odporności na wysokie temperatury i chemikalia.

Żywice poliuretanowe są niewątpliwie najbardziej ekonomicznymi materiałami do hermetyzacji. Zakres twardości od Shore A40 do Shore D80 pozwala na użycie ich w wielu urządzeniach, miękkie można aplikować bezpośrednio na płytki PCB, twarde jako odlewy mogą stanowić obudowę urządzenia. Bardzo dobra adhezja do tworzyw sztucznych jest kolejną zaletą. W przypadku większości poliuretanów odporność na wyższe temperatury jest ograniczona do 130°C, wyjątkiem jest np. żywica fi rmy Copaltec EN88 o bardzo szerokim zakresie temperatur pracy do +165°C (tabela 3).

W dobie miniaturyzacji oraz rosnących wymagań, jeśli chodzi o sprawność i niezawodność, dużym wyzwaniem jest wzrastająca gęstość mocy i punktowe źródła ciepła. Wiele z przedstawionych powyżej materiałów pozwala rozwiązać lub przynajmniej ograniczyć te problemy, ale wybór optymalnego produktu wymaga wiedzy i doświadczenia, którymi chcielibyśmy się dzielić.

 

BL elektronik
www.blelektronik.com.pl
tel. 12 35 76 378

Więcej na www.blelektronik.com.pl
Powiązane treści
Materiały do produkcji elektroniki – duży asortyment sprzyja zapewnianiu jakości
Centra danych współczesnymi ciepłowniami?
Zobacz więcej w kategorii: Prezentacje firmowe
Pomiary
Idealne rozwiązanie do wymagających zastosowań - zaawansowany miernik cęgowy Voltcraft VC-771 PV
Komponenty
Varybond Regular Grade: specjalistyczna ochrona połączeń gwintowych w trudnych warunkach
Pomiary
Co to jest RCP i dlaczego warto zainstalować system rejestracji czasu pracy?
Komponenty
Co jest lepsze, przewód PTFE czy teflonowy?
Elektromechanika
Przełączniki i przyciski w praktyce projektowej
Projektowanie i badania
Badanie i pomiary metodą tomografii komputerowej - CT w ITA
Zobacz więcej z tagiem: Produkcja elektroniki
Gospodarka
Materiały szklane do produkcji półprzewodników zmieniają przyszłość urządzeń, procesów i łańcuchów dostaw
Gospodarka
Rochester Electronics wesprze przedłużanie cyklu życia procesorów NXP
Informacje z firm
Pierwsze spotkanie rady doradczej EFX - FUJI aktywnie współtworzy nową targową inicjatywę dla przemysłu elektronicznego

Bonding optyczny made in Poland

W świecie nowoczesnych wyświetlaczy detale mają znaczenie. Jeden milimetr kieszeni powietrznej potrafi zadecydować o tym, czy obraz na ekranie będzie zachwycał kontrastem i głębią, czy zniknie pod warstwą refleksów. Dlatego właśnie bonding optyczny – precyzyjne łączenie wyświetlacza z panelem dotykowym lub szybą ochronną – stał się symbolem jakości w projektowaniu interfejsów użytkownika. A w Polsce liderem tej technologii jest firma QWERTY Sp. z o.o., jedyny krajowy producent, który wykonuje bonding we własnej fabryce, bez podzlecania procesów za granicę.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów