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.

Dodaj do ulubionych źródeł w Google
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
Chcesz częściej widzieć nasze artykuły w Google? Dodaj ElektronikaB2B do ulubionych źródeł
Powiązane treści
Materiały do produkcji elektroniki – duży asortyment sprzyja zapewnianiu jakości
Centra danych współczesnymi ciepłowniami?
Zobacz więcej w kategorii: Prezentacje firmowe
Produkcja elektroniki
Laserowe wycinanie mikrodetali ze stali nierdzewnej i mosiądzu
Komponenty
Cewki powietrzne POLFER – konstrukcje, zastosowania i produkcja na zamówienie
Pomiary
Systemy rejestracji czasu pracy – technologie identyfikacji i kryteria wyboru
PCB
Jak wyeliminować błędy w produkcji PCB? Zasady DFM i DRC w praktyce
Komunikacja
Switche Moxa TWS-3010: Single Pair Ethernet i Ethernet-APL w automatyce przemysłowej
Komponenty
Architektura Intel Twin Lake: wydajne komputery SBC z chłodzeniem pasywnym dla przemysłu
Zobacz więcej z tagiem: Produkcja elektroniki
Prezentacje firmowe
Laserowe wycinanie mikrodetali ze stali nierdzewnej i mosiądzu
Technika
Szablon SMT a jakość nadruku pasty lutowniczej
Gospodarka
Siemens i Nvidia rozwijają system kontroli PCB oparty na AI

Zobaczyć obiekt oczami radaru, czyli dlaczego potrzebujemy laboratorium do pomiarów RCS?

Radar postrzega świat inaczej niż człowiek. Zamiast obrazu tworzonego przez światło widzialne rejestruje echo wysłanej fali elektromagnetycznej. Na odpowiedź radarową obiektu wpływają nie tylko jego rozmiary, lecz także kształt, zastosowane materiały, częstotliwość oraz kierunek obserwacji. Dlatego dwa przedmioty o podobnych wymiarach mogą być dla radaru widoczne zupełnie inaczej. Jak zatem sprawdzić, co radar rzeczywiście "widzi"? Służą temu pomiary RCS, prowadzone między innymi w specjalistycznych laboratoriach, które zapewniają kontrolowane i powtarzalne warunki oraz umożliwiają uzyskanie dokładności wymaganej w danym zastosowaniu.
Zapytania ofertowe
Unikalny branżowy system komunikacji B2B Znajdź produkty i usługi, których potrzebujesz Katalog ponad 7000 firm i 60 tys. produktów