Teaser Komponentenschutz 2000x701px
Ako zabezpečiť ochranu komponentov

Správny postup, správny konektor

Ako zabezpečiť ochranu komponentov – správny postup, správny konektor

Odvetvie elektroniky prechádza transformáciou: či už v automobilovom priemysle, v solárnej a veternej energetike alebo v priemyselnej automatizácii – elektrifikácia prebieha vo všetkých oblastiach. S neustále sa zvyšujúcou prepojenosťou však v uplynulých rokoch vzrástol aj počet porúch elektroniky – podľa Center for Automotive Research až o 29 %. V závislosti od očakávaných vplyvov prostredia je preto potrebná ochrana elektronických komponentov. Táto ochrana umožňuje spoľahlivú ochranu elektroniky – na to však používatelia potrebujú aj príslušné riešenie pripojenia kompatibilné s zalievaním.

Rastúci dopyt po metódach ochrany komponentov

Rôzne postupy chránia elektronické komponenty pred nárazmi, vibráciami, vlhkosťou, nečistotami, vysokými teplotami, dlhodobými teplotnými výkyvmi a následnými poškodeniami. Ochrana komponentov môže teda podstatne prispieť k zlepšeniu životnosti, funkčnej bezpečnosti a spoľahlivosti konečných produktov.

Z tohto dôvodu sa metódy ochrany komponentov už pravidelne používajú v mnohých aplikáciách: elektromobilita, priemyselná automatizácia, železničné aplikácie, medicínska technika, veterná a solárna technika, komunikačná elektronika, poľnohospodárstvo a domáce spotrebiče – elektronika sa dnes používa takmer všade. Rastúcou výzvou je pritom narastajúci trend miniaturizácie. Elektronika je stále menšia a vyžaduje rôzne ochranné opatrenia, aby sa opäť zväčšili vzdialenosť medzi vodičmi a eliminovali vzduchové medzery.

V závislosti od namáhania a prevádzkovej situácie komponentov sa preto volí medzi rôznymi postupmi: najpopulárnejšie z nich sú zalievanie, konformné lakovanie a formovanie za tepla.

Máte konkrétne otázky?

mail
Radi vám pomôžeme s vašimi otázkami. Stačí nás kontaktovať!

Prejsť na kontaktný formulár »

Metóda ochrany komponentov: zalievanie

Tabelle Potting Vergussstoffe
Tabuľka 1: Najbežnejšie zalievacie hmoty a ich vlastnosti
Veľmi často sa používajú jedno- a dvojzložkové zalievacie hmoty, tzv. potting compounds. Pri dvojzložkových zalievacích hmotách sa živica a tvrdidlo zmiešajú v určitom pomere pomocou príslušnej strojovej techniky a štandardne sa vlievajú do dutiny cez statickú miešaciu trubicu. Táto technika studenej zalievky je teda procesom, ktorý nevytvára tvar, a vyžaduje si puzdro, do ktorého sa zalievacia hmota vlieva.
Zalievanie ponúka mnoho výhod: nielenže zaisťuje vynikajúcu elektrickú izoláciu, vysoký odvod tepla a redukciu vibrácií a nárazov, ale disponuje aj odolnosťou voči chemikáliám, vlhkosti, teplotným šokom a cyklom, chráni elektroniku pred prachom a vlhkosťou a má navyše nehorľavé vlastnosti.
 
Štandardne sa v závislosti od konkrétnych požiadaviek používajú epoxidové, polyuretánové a silikónové živice. Všetky sa líšia svojimi vlastnosťami (tab. 1). 

Okrem uvedených materiálov existujú aj špeciálne zalievacie hmoty a liate živice. Tie sa však používajú len v extrémnych podmienkach. V súlade s požiadavkami ATEX tak napríklad chránia pred výbuchmi tým, že zabraňujú chemickej reakcii medzi zdrojom zapálenia, horľavou látkou a kyslíkom. Okrem toho umožňujú elektrickú izoláciu proti vysokému napätiu (až 30 kV/mm), chránia pred prehriatím spôsobeným čiastočným vývinom tepla a vďaka triede ochrany IP68 poskytujú ochranu proti prachu a trvalému ponoreniu.

Zaliatie ponúka používateľovi mnoho možností. Typickými produktmi, pri ktorých sa tento postup používa, sú akumulátorové batérie, výkonová a riadiaca elektronika, nabíjačky, elektronika s ochranou proti výbuchu, senzory, monitory a displeje.

Metóda ochrany komponentov: konformné lakovanie

WW Trilogie Text 2022 new
Obr. 1: Porovnanie tenkovrstvového povlaku (vľavo), hrubovrstvového povlaku (uprostred) a zalievania (vpravo)  Zdroj: Werner Wirth
Pri konformnom lakovaní sa dosky s plošnými spojmi lakujú buď kompletne, alebo len selektívne. V prípade selektívneho lakovania sa ochrannou vrstvou pokryjú len potrebné časti dosky s plošnými spojmi. Zvyčajne sa rozlišujú dve varianty lakovania: tenkovrstvové lakovanie sľubuje vďaka rýchlemu vytvrdzovaniu a prispôsobenej viskozite vysokú ekonomickú efektívnosť výrobných procesov. Naopak, mimoriadne vysoká ochrana hrán a plôch, ktorá chráni elektronické zostavy najmä pred extrémnou vlhkosťou, sa dosahuje pomocou hrubovrstvového povlaku. V oboch prípadoch dosahujú konformné povlaky po vyschnutí hrúbku vrstvy iba medzi 30 – 2000 µm. Vďaka tomu je možné elektronickú zostavu inštalovať aj v stiesnených priestorových podmienkach. 

 Vzhľadom na rôznu viskozitu ochranných lakov a tým aj rôzne tečenie sa na osadených elektronických zostavách často používa princíp DAM & FILL. Tu sa pomocou tixotropného ochranného laku vytvorí „Dam“ (v slovenčine „hrádza“), napr. okolo komponentov, ktoré sa nesmú zalievať, napríklad okolo konektorov. Zvyšné komponenty sa následne pokryjú ochranným lakom s nízkou viskozitou („Fill“, v slovenčine „výplň“).

Na konformné lakovanie sa používajú rôzne polymérne materiály. Používatelia si tak môžu vybrať okrem iného medzi produktmi na báze silikónu a produktmi vytvrdzovanými UV žiarením. Prvé z nich sa vďaka širokému teplotnému rozsahu od -40 °C do +200 °C výborne hodia pre náročné prevádzkové podmienky, ako je letecký a kozmický priemysel alebo offshore. Druhé pozostávajú z akrylátov a polyuretánov alebo z hybridov oboch materiálov. Vyznačujú sa predovšetkým tým, že vďaka UV iniciácii veľmi rýchlo vytvrdzujú a majú veľmi dobrú odolnosť voči teplotným šokom.

Oblasti použitia konformného povlaku sú rôznorodé a siahajú od automobilového priemyslu cez železničnú techniku, senzoriku, priemyselnú elektroniku, medicínsku techniku až po spomínanú pobrežnú veternú energetiku a letecký a kozmický priemysel.

Metóda ochrany komponentov: formovanie za tepla

Ausschnitt Draeger
Obr. 2:  Formovanie za tepla na príklade hasičskej prilby. V strede sú viditeľné: konektory, ktoré boli vyrezané pomocou techniky „Dam & Fill“.  Zdroj: Werner Wirth
Špeciálnou formou zalievania je technológia Hotmelt Moulding. Pri tomto postupe sa v jednom pracovnom kroku obalí zostava materiálom, čím vznikne konštrukcia puzdra a zároveň sa zostava ochráni. Elektronika sa pri tom nepoškodí, pretože nízkoviskózne termoplastické materiály majú nízku spracovateľskú teplotu a spracovávajú sa s oveľa nižším vstrekovacím tlakom ako pri bežnom vstrekovaní plastov. To na jednej strane šetrí komponenty, zároveň umožňuje rýchle vytvrdzovanie termoplastov a robí tento proces relatívne cenovo výhodným.

Vstrekovanie pri nízkom tlaku tak umožňuje, aby aj citlivé komponenty, ako sú kontakty, senzory, dosky s plošnými spojmi a cievky, boli ekologicky obalené, zlepené alebo utesnené podľa IP68, a boli tak chránené aj pred najsilnejšími namáhaniami.

Odvetvím, ktoré je výrazne ovplyvnené vonkajšími vplyvmi, je napríklad poľnohospodárstvo. Stroje sú tu denne vystavené rôznym poveternostným podmienkam. Na ochranu ich elektroniky je technológia Hotmelt Moulding ideálna: spoľahlivo a dlhodobo chráni pred vlhkosťou, teplotnými výkyvmi, koróziou a otrasmi. 

Záver

icon info r

Zalievanie, konformné lakovanie alebo formovanie za tepla: To, ktorý spôsob ochrany komponentov je najvhodnejší, vždy závisí od konkrétnej oblasti použitia elektroniky a s ňou súvisiacich požiadaviek. Univerzálne riešenie neexistuje.

Problém s konektormi

Schliffbild Verguss
Obr. 3:  Mikroskopický snímok dvojdielneho konektora v porovnaní s jednodielnym konektorom typu flexilinkb-t-b. Zdroj: ept GmbH
Extrémne teploty, nečistoty a vlhkosť, chemické alebo mechanické namáhanie: Vhodným spôsobom ochrany komponentov je elektronika chránená pred takmer akýmkoľvek vonkajším vplyvom. Je však potrebné zohľadniť jeden aspekt: Zalievanie je možné len vtedy, ak použité materiály neobmedzujú funkčnosť zabudovaných komponentov. Na to je však potrebné aj príslušné riešenie pripojenia kompatibilné s zalievaním – použitie bežných konektorov na doskách s plošnými spojmi je teda vylúčené. Dôvodom je väčšinou dvojdielna technológia kontaktov typu pružina-nož, pri ktorej môže zalievacia hmota preniknúť do citlivej oblasti konektora a tým brániť kontaktu.

Pri bežných konektoroch je preto potrebné pred zalievaním utesniť kontaktnú oblasť pomocou metódy Dam & Fill, aby sa predišlo riziku ovplyvnenia zalievacou hmotou (obr. 2). Ide o to, že zalievacia hmota v kontaktnej oblasti môže na jednej strane poškodiť kontaktné body a tým prerušiť prenos signálu. Na druhej strane by brzdila relaxačné vlastnosti pružiny.

Aby bolo napriek tomu možné zalievanie a zároveň bola zaručená požadovaná spoľahlivosť, odporúča sa zvoliť jednodielne pripojovacie riešenie, teda konektor, ktorý sa zaobíde bez bežnej zásuvnej časti. Pri takomto jednodielnom konektore je vniknutie zalievacej hmoty do kontaktnej oblasti nemožné.  

Technika lisovania ako preferovaná technika pripojenia

UEbersichtsbild flexilink btb
Obr. 4:  Spojka pre dosky plošných spojov flexilinkb-t-b so zónou lisovania ept Tcom press® Zdroj: ept GmbH
Jednodielne konektory tak poskytujú potrebnú triedu krytia IP pre tieto materiály, čím umožňujú zalievanie – a tým aj trvalé a odolné riešenie pripojenia. Dôležitú úlohu tu však zohráva aj výber techniky pripojenia. Vďaka obojstranným lisovacím zónam je pripojovacia oblasť vďaka studenému zváraniu medzi medenou objímkou a lisovacou zónou plynotesná a vytvára tak zalievateľné spojenie medzi dvoma doskami s plošnými spojmi, ktoré sa v praxi osvedčilo už miliardy krát.

Lochspezifikation Flexilink
Obr. 5:  Špecifikácia otvoru v zóne vtláčania ept Zdroj: ept GmbH
Aby sa však zabezpečilo toto plynotesné spojenie, je absolútne nevyhnutné vykonať priechodové otvory v súlade so špecifikáciou ept:


Vďaka absencii zasúvacej časti je konektor v kombinácii s technikou vtláčania schopný odolať aj nárazovým zaťaženiam až do 200 g. Spojenie neovplyvňujú ani pohyby materiálu spôsobené veľkými teplotnými výkyvmi, ani vplyv škodlivých plynov. Vďaka technike vtláčania sa spoľahlivosť v porovnaní s technikou spájkovania mnohonásobne zvyšuje, keďže nemôžu vzniknúť ani studené, ani zlomené spájkovacie miesta. Okrem toho sa tak dajú vyhnúť náročným selektívnym spájkovacím prácam, drahým káblovým riešeniam a dištančným podložkám, čím vývojári nielen ušetria miesto na doske s plošnými spojmi, ale môžu navyše znížiť náklady až o 50 percent.  

Pomocou jediného komponentu sa vytvorí mechanické aj elektrické spojenie. Práve pri modulárne navrhnutých zostavách s konfigurovateľnými funkciami alebo rôznymi úrovňami výkonu sa proces vtláčania dá vynikajúco začleniť na koniec procesu montáže. Tu je možné podľa voľby umiestniť rôzne moduly na základné dosky s plošnými spojmi. Týmto spôsobom je možné v rámci jedného rýchleho pracovného kroku vyrobiť širokú škálu produktov. Keďže je možné aj záverečné zalievanie zostavy, elektrické a mechanické spojenie zostáva spoľahlivo zachované.  

Zalievanie umožňuje používateľom maximálne chrániť ich elektronické zostavy pred agresívnymi vplyvmi okolia. Kto však pre svoju aplikáciu zvažuje ochranu komponentov, musí zohľadniť aj výber vhodného konektora v kombinácii s vhodnou pripojovacou technikou. Jednodielne, vtlačené a zalité – v tejto kombinácii sú elektronické zostavy odolné voči (takmer) všetkým vplyvom.

Viac informácií o technike vtláčania nájdete v bezplatnej bielej knihe

Icon Whitepaper
Chcete získať ešte podrobnejšie odborné znalosti o technike lisovania?
Ak máte záujem o podrobné informácie o základoch techniky lisovania, radi vám zašleme našu bezplatnú odbornú štúdiu:

Vyžiadať odbornú štúdiu »

Vhodný konektor na zasunutie

Flexilink Produkt Kurzbeschreibung 515x3006
flexilink b-t-b

Náš konektor flexilink b-t-b presne spĺňa tieto požiadavky na odolnosť a spoľahlivosť a je navyše k dispozícii v osvedčenej technológii lisovania.
Ďalšie informácie o produkte nájdete tu:


Flexilink »
Motive Web Kurzbeschreibung Kontakt 1640x1195px
Máte ešte nejaké otázky?
V tom prípade nás prosím kontaktujte!

Dotaz prostredníctvom formulára

+49 8861 2501 0

sales@ept.de
Ďakujeme! Čoskoro sa

s vami skontaktujeme, aby sme s vami prebrali vaše požiadavky. Vypracujeme a zašleme vám podrobnú správu o vlastnostiach vysokorýchlostných obvodov, ako aj S-parametre potrebné na simuláciu vášho vlastného návrhu.

Vyžiadajte si vlastnosti HighSpeed + S-parametre na simuláciu vášho vlastného návrhu

Pole označené * sú povinné.
Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

Vaša správa bola odoslaná.

Ďakujeme za Váš záujem – Vašu žiadosť vybavíme čo najskôr.

Kontaktný formulár

Pole označené * sú povinné.

Osobné údaje

Vaša správa

Ochrana osobných údajov

Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

Vaša správa bola odoslaná.

Ďakujeme za Váš záujem – Vašu žiadosť vybavíme čo najskôr.

Kontaktný formulár

Pole označené * sú povinné.

Osobné údaje

Stiahnutie z trhu

Vaša správa

Zaujíma ma

Informačné materiály

Ochrana osobných údajov

Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

Ďakujeme za Váš záujem

Tu si môžete stiahnuť bielu knihu:

Stiahnuť bielu knihu

Predtým, ako si budete môcť stiahnuť bielu knihu, vyplňte prosím nasledujúce polia. Ďakujeme.

Polia označené * sú povinné.

Osobné údaje

Ochrana osobných údajov

Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

Vaša správa bola odoslaná.

Ďakujeme za váš záujem o naše networkingové podujatie po veľtrhu Electronica. Vašu žiadosť preveríme a čo najskôr vám potvrdíme účasť.

Formulár žiadosti

Pole označené * sú povinné.

Osobné údaje

Ochrana osobných údajov

Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

Ďakujeme za Váš dotaz

Preveríme vaše požiadavky a čo najskôr sa vám ozveme.

Vaše požiadavky na požadované konektorové spojenie

Pole označené * sú povinné, prosím vyplňte ich.

Kontaktná osoba

Vaša požiadavka

Nesprávny formát súboru! Prosím, vyberte súbor PDF alebo JPG.
Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.

Ďakujeme za Váš dotaz

Preveríme vaše požiadavky a čo najskôr sa vám ozveme.

Požiadať o individualizáciu konektorov

Pole označené * sú povinné, prosím vyplňte ich.

Kontaktná osoba

Vaša požiadavka

Nesprávny formát súboru! Prosím, vyberte súbor PDF alebo JPG.
Naše vyhlásenie o ochrane osobných údajov si môžete prečítať tu.