Jak zajistit ochranu komponentů – správný postup, správný konektor
Odvětví elektroniky prochází proměnou: ať už v automobilovém průmyslu, v oblasti solární a větrné energie nebo v průmyslové automatizaci – elektrifikace se prosazuje ve všech oblastech. S neustále rostoucí propojeností však v posledních letech vzrostl i počet poruch elektroniky – podle Center for Automotive Research dokonce o celých 29 %. V závislosti na očekávaných vlivů prostředí je proto nezbytná ochrana elektronických komponentů. Díky ní lze elektroniku spolehlivě chránit – k tomu však uživatelé potřebují také odpovídající řešení připojení kompatibilní s zaléváním.
Rostoucí poptávka po metodách ochrany komponentů
Různé postupy chrání elektronické součástky před nárazy, vibracemi, vlhkostí, nečistotami, vysokými teplotami, dlouhodobými teplotními výkyvy a následnými poškozeními. Ochrana komponentů tak může podstatně přispět ke zlepšení životnosti, funkční bezpečnosti a spolehlivosti finálních produktů.
Z tohoto důvodu se postupy ochrany komponentů již pravidelně používají v mnoha aplikacích: elektromobilita, průmyslová automatizace, železniční aplikace, lékařská technika, větrná a solární energie, komunikační elektronika, v zemědělství a u domácích spotřebičů – elektronika se dnes používá téměř všude. Rostoucí výzvou je přitom stále silnější trend miniaturizace. Elektronika se stává stále menší a vyžaduje různá ochranná opatření, aby se opět zvětšily distanční vzdálenosti a eliminovaly vzduchové mezery.
V závislosti na namáhání a provozních podmínkách komponent se proto volí mezi různými postupy: nejoblíbenějšími z nich jsou zalévání (potting), konformní povlakování (conformal coating) a lisování za tepla (hotmelt moulding).
Z tohoto důvodu se postupy ochrany komponentů již pravidelně používají v mnoha aplikacích: elektromobilita, průmyslová automatizace, železniční aplikace, lékařská technika, větrná a solární energie, komunikační elektronika, v zemědělství a u domácích spotřebičů – elektronika se dnes používá téměř všude. Rostoucí výzvou je přitom stále silnější trend miniaturizace. Elektronika se stává stále menší a vyžaduje různá ochranná opatření, aby se opět zvětšily distanční vzdálenosti a eliminovaly vzduchové mezery.
V závislosti na namáhání a provozních podmínkách komponent se proto volí mezi různými postupy: nejoblíbenějšími z nich jsou zalévání (potting), konformní povlakování (conformal coating) a lisování za tepla (hotmelt moulding).
Máte konkrétní dotazy?
Metoda ochrany komponentů: zalévání

Velmi často se používají jedno- a dvousložkové zalévací hmoty, tzv. potting compounds. U dvousložkových zalévacích hmot se pryskyřice a tvrdidlo smíchají v příslušném poměru pomocí odpovídající strojní techniky a standardně se nalijí do dutiny pomocí statické směšovací trubice. Toto studené zalévání je tedy proces, který nevytváří tvar, a vyžaduje pouzdro, do kterého se zalévací hmota nalije.
Zalévání nabízí mnoho výhod: zajišťuje nejen vynikající elektrickou izolaci, vysoký odvod tepla a snížení vibrací a nárazů, ale také odolnost vůči chemikáliím, vlhkosti, teplotním šokům a cyklům, chrání elektroniku před prachem a vlhkostí a navíc má nehořlavé vlastnosti.
Standardně se v závislosti na konkrétních požadavcích používají epoxidové, polyuretanové a silikonové pryskyřice. Všechny se liší svými vlastnostmi (tab. 1).
Zalévání nabízí mnoho výhod: zajišťuje nejen vynikající elektrickou izolaci, vysoký odvod tepla a snížení vibrací a nárazů, ale také odolnost vůči chemikáliím, vlhkosti, teplotním šokům a cyklům, chrání elektroniku před prachem a vlhkostí a navíc má nehořlavé vlastnosti.
Standardně se v závislosti na konkrétních požadavcích používají epoxidové, polyuretanové a silikonové pryskyřice. Všechny se liší svými vlastnostmi (tab. 1).
Kromě uvedených materiálů existují také speciální zalévací hmoty a litá pryskyřice. Ty se však používají pouze v extrémních podmínkách. V souladu s požadavky ATEX tak například chrání před výbuchy tím, že zabraňují chemické reakci mezi zdrojem vznícení, hořlavou látkou a kyslíkem. Kromě toho umožňují elektrickou izolaci proti vysokému napětí (až 30 kV/mm), chrání před přehřátím způsobeným částečným vývinem tepla a díky třídě ochrany IP68 poskytují ochranu proti prachu i trvalému ponoření.
Zalévání nabízí uživateli mnoho možností. Typickými produkty, u nichž se tento postup používá, jsou akumulátorové sady, výkonová a řídicí elektronika, nabíječky, elektronika s ochranou proti výbuchu, senzory, monitory a displeje.
Zalévání nabízí uživateli mnoho možností. Typickými produkty, u nichž se tento postup používá, jsou akumulátorové sady, výkonová a řídicí elektronika, nabíječky, elektronika s ochranou proti výbuchu, senzory, monitory a displeje.
Metoda ochrany součástek: konformní povlakování

Pomocí konformního povlaku se desky plošných spojů pokrývají buď zcela, nebo pouze selektivně. V případě selektivního povlaku se ochrannou vrstvou pokryjí pouze nezbytné oblasti desky plošných spojů. Obvykle se rozlišují dvě varianty povlaku: tenkovrstvý povlak díky svému rychlému vytvrzení a přizpůsobené viskozitě slibuje vysokou ekonomickou efektivitu výrobních procesů. Naproti tomu tlustovrstvé povlakování zajišťuje obzvláště vysokou ochranu hran a povrchů, která chrání elektronické sestavy zejména před extrémní vlhkostí. V obou případech dosahují konformní povlaky po zaschnutí tloušťky vrstvy pouze mezi 30 a 2000 µm. Díky tomu lze elektronickou sestavu i nadále instalovat v omezených prostorových podmínkách.
Vzhledem k rozdílné viskozitě ochranných laků a tím i odlišnému toku se na osazených elektronických sestavách často uplatňuje princip DAM & FILL. Zde se pomocí tixotropního ochranného laku vytvoří „Dam“ (česky „hráz“), např. kolem součástek, které nesmí být zalité, například kolem konektorů. Zbývající komponenty jsou následně pokryty ochranným lakem s nízkou viskozitou („Fill“, česky „výplň“).
Pro konformní lakování se používají různé polymerní materiály. Uživatelé si tak mohou vybrat mimo jiné mezi produkty na bázi silikonu a produkty vytvrzovanými UV zářením. Díky širokému teplotnímu rozsahu od -40 °C do +200 °C se první z nich skvěle hodí pro drsné podmínky použití, jako je letectví a kosmonautika nebo offshore. Druhé se skládají z akrylátů a polyuretanů nebo hybridů obou materiálů. Vyznačují se především tím, že díky UV iniciaci velmi rychle vytvrzují a mají velmi dobrou odolnost proti tepelným šokům.
Oblasti použití konformního povlaku jsou rozmanité a sahají od automobilového průmyslu přes železniční techniku, senzoriku, průmyslovou elektroniku, lékařskou techniku až po zmíněnou offshore větrnou energetiku a letecký a kosmický průmysl.
Vzhledem k rozdílné viskozitě ochranných laků a tím i odlišnému toku se na osazených elektronických sestavách často uplatňuje princip DAM & FILL. Zde se pomocí tixotropního ochranného laku vytvoří „Dam“ (česky „hráz“), např. kolem součástek, které nesmí být zalité, například kolem konektorů. Zbývající komponenty jsou následně pokryty ochranným lakem s nízkou viskozitou („Fill“, česky „výplň“).
Pro konformní lakování se používají různé polymerní materiály. Uživatelé si tak mohou vybrat mimo jiné mezi produkty na bázi silikonu a produkty vytvrzovanými UV zářením. Díky širokému teplotnímu rozsahu od -40 °C do +200 °C se první z nich skvěle hodí pro drsné podmínky použití, jako je letectví a kosmonautika nebo offshore. Druhé se skládají z akrylátů a polyuretanů nebo hybridů obou materiálů. Vyznačují se především tím, že díky UV iniciaci velmi rychle vytvrzují a mají velmi dobrou odolnost proti tepelným šokům.
Oblasti použití konformního povlaku jsou rozmanité a sahají od automobilového průmyslu přes železniční techniku, senzoriku, průmyslovou elektroniku, lékařskou techniku až po zmíněnou offshore větrnou energetiku a letecký a kosmický průmysl.
Metoda ochrany komponentů: lisování za tepla

Zvláštní formou zalévání je hotmelt moulding. Při tomto postupu se sestava v jediném pracovním kroku obalí materiálem, čímž vznikne konstrukce krytu a sestava je zároveň chráněna. Elektronika přitom není poškozena, protože nízkoviskózní termoplastické materiály mají nízkou zpracovatelskou teplotu a jsou zpracovávány s mnohem nižším vstřikovacím tlakem než při běžném vstřikování plastů. To jednak šetří součásti, zároveň umožňuje rychlé vytvrzení termoplastů a činí tento proces relativně levným.
Nízkotlaké vstřikování tak umožňuje, aby i citlivé součásti, jako jsou kontakty, senzory, desky plošných spojů a cívky, byly ekologicky obaleny, slepeny nebo utěsněny podle normy IP68 a byly tak chráněny i před nejnáročnějšími podmínkami.
Jedním z odvětví, které je masivně ovlivňováno vnějšími vlivy, je například zemědělství. Stroje jsou zde denně vystaveny různým povětrnostním podmínkám. K ochraně jejich elektroniky se Hotmelt Moulding hodí perfektně: spolehlivě a dlouhodobě chrání před vlhkostí, teplotními výkyvy, korozí a otřesy.
Nízkotlaké vstřikování tak umožňuje, aby i citlivé součásti, jako jsou kontakty, senzory, desky plošných spojů a cívky, byly ekologicky obaleny, slepeny nebo utěsněny podle normy IP68 a byly tak chráněny i před nejnáročnějšími podmínkami.
Jedním z odvětví, které je masivně ovlivňováno vnějšími vlivy, je například zemědělství. Stroje jsou zde denně vystaveny různým povětrnostním podmínkám. K ochraně jejich elektroniky se Hotmelt Moulding hodí perfektně: spolehlivě a dlouhodobě chrání před vlhkostí, teplotními výkyvy, korozí a otřesy.
Závěr
Zalévání, konformní lakování nebo formování za tepla: To, která metoda ochrany komponent je nejvhodnější, vždy závisí na konkrétním použití elektroniky a s tím souvisejících požadavcích. Univerzální řešení neexistuje.
Problém s konektory

Extrémní teploty, nečistoty a vlhkost, chemické nebo mechanické namáhání: S vhodnou metodou ochrany komponentů je elektronika chráněna prakticky před jakýmkoli vnějším vlivem. Je však třeba vzít v úvahu jeden aspekt: Zalévání je možné pouze tehdy, pokud použité materiály neomezují funkčnost zabudovaných komponentů. K tomu je však také zapotřebí řešení připojení, které je kompatibilní s zaléváním – použití běžných konektorů pro desky plošných spojů je proto vyloučeno. Důvodem je většinou dvoudílná technologie pružinových a nožových kontaktů, při které může zalévací hmota proniknout do citlivé oblasti konektoru a tím bránit kontaktu.
U konvenčních konektorů je proto nutné před zalitím utěsnit kontaktní oblast pomocí metody Dam & Fill, aby nedošlo k ovlivnění zalévací hmotou (obr. 2). Jde o to, že zalévací hmota v kontaktní oblasti může jednak narušit kontaktní body a tím přerušit přenos signálu. Na druhé straně by bránila relaxačním vlastnostem pružiny.
Aby bylo přesto možné zalévání a zároveň byla zajištěna požadovaná spolehlivost, doporučuje se zvolit jednodílné připojovací řešení, tedy konektor, který se obejde bez konvenční zásuvné oblasti. U takového jednodílného konektoru je proniknutí zalévací hmoty do kontaktní oblasti nemožné.
U konvenčních konektorů je proto nutné před zalitím utěsnit kontaktní oblast pomocí metody Dam & Fill, aby nedošlo k ovlivnění zalévací hmotou (obr. 2). Jde o to, že zalévací hmota v kontaktní oblasti může jednak narušit kontaktní body a tím přerušit přenos signálu. Na druhé straně by bránila relaxačním vlastnostem pružiny.
Aby bylo přesto možné zalévání a zároveň byla zajištěna požadovaná spolehlivost, doporučuje se zvolit jednodílné připojovací řešení, tedy konektor, který se obejde bez konvenční zásuvné oblasti. U takového jednodílného konektoru je proniknutí zalévací hmoty do kontaktní oblasti nemožné.
Technika lisování jako preferovaná spojovací technika

Jednodílné konektory tak poskytují potřebnou stupeň krytí IP pro tyto materiály, což umožňuje zalití – a tím i trvalé a odolné připojení. Důležitou roli zde však hraje také volba připojovací techniky. Díky oboustranným lisovacím zónám se připojovací oblast stává díky studenému svařování mezi měděnou objímkou a lisovací zónou plynotěsnou a vytváří tak zalévací spoj mezi dvěma deskami plošných spojů, který se v praxi již osvědčil miliardykrát.

Aby bylo možné zajistit tuto plynotěsnou spojku, je však bezpodmínečně nutné provést průchozí otvory v souladu se specifikací ept:
Díky odstranění zasouvací části tak konektor v kombinaci s technikou lisování odolává i nárazům až do 200 g. Ani pohyby materiálu v důsledku velkých teplotních výkyvů ani vliv škodlivých plynů spojení nenarušují. Díky technologii lisování se spolehlivost ve srovnání s technologií pájení mnohonásobně zvyšuje, protože nemohou vzniknout ani studené, ani zlomené pájené spoje. Kromě toho lze tímto způsobem vyhnout se náročným selektivním pájecím pracím, drahým kabelovým řešením a distančním vložkám, čímž vývojáři nejen ušetří místo na desce plošných spojů, ale navíc mohou snížit náklady až o 50 procent.
Pomocí jediného součástku se vytvoří jak mechanické, tak elektrické spojení. Zejména u modulárně navržených sestav s konfigurovatelnými funkcemi nebo různými úrovněmi výkonu lze proces lisování skvěle začlenit na konec procesu osazování. Zde lze podle volby na základní desky osadit různé moduly. Tímto způsobem lze v jediném rychlém pracovním kroku vyrobit širokou škálu produktů. Jelikož je možné i závěrečné zalití sestavy, zůstává elektrické a mechanické spojení spolehlivě zachováno.
Díky zalití mohou uživatelé maximálně chránit svou elektronickou sestavu před agresivními vlivy prostředí. Kdo však pro svou aplikaci zvažuje ochranu komponent, musí také vzít v úvahu výběr vhodného konektoru v kombinaci s odpovídající připojovací technikou. Jednodílné, lisované a zalité – v této kombinaci jsou elektronické sestavy připraveny čelit (téměř) všem vlivům.
Pomocí jediného součástku se vytvoří jak mechanické, tak elektrické spojení. Zejména u modulárně navržených sestav s konfigurovatelnými funkcemi nebo různými úrovněmi výkonu lze proces lisování skvěle začlenit na konec procesu osazování. Zde lze podle volby na základní desky osadit různé moduly. Tímto způsobem lze v jediném rychlém pracovním kroku vyrobit širokou škálu produktů. Jelikož je možné i závěrečné zalití sestavy, zůstává elektrické a mechanické spojení spolehlivě zachováno.
Díky zalití mohou uživatelé maximálně chránit svou elektronickou sestavu před agresivními vlivy prostředí. Kdo však pro svou aplikaci zvažuje ochranu komponent, musí také vzít v úvahu výběr vhodného konektoru v kombinaci s odpovídající připojovací technikou. Jednodílné, lisované a zalité – v této kombinaci jsou elektronické sestavy připraveny čelit (téměř) všem vlivům.
Více informací o technologii lisování najdete v bezplatném whitepaperu

Chcete získat ještě podrobnější odborné znalosti o technologii lisování?
Pokud máte zájem o podrobné informace o základech této technologie, rádi vám zašleme naši bezplatnou odbornou příručku:
Vyžádat si odbornou příručku »
Pokud máte zájem o podrobné informace o základech této technologie, rádi vám zašleme naši bezplatnou odbornou příručku:
Vyžádat si odbornou příručku »
Vhodný zásuvný konektor pro lisování

flexilink b-t-b
Náš konektor flexilink b-t-b přesně splňuje tyto požadavky na odolnost a spolehlivost a je navíc k dispozici v osvědčené technologii lisování.
Další informace o produktu najdete zde:
Flexilink »
Náš konektor flexilink b-t-b přesně splňuje tyto požadavky na odolnost a spolehlivost a je navíc k dispozici v osvědčené technologii lisování.
Další informace o produktu najdete zde:
Flexilink »

Máte ještě nějaké dotazy?
Pak nás prosím kontaktujte!
Dotaz prostřednictvím formuláře
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Pak nás prosím kontaktujte!
Dotaz prostřednictvím formuláře
+49 8861 2501 0
sales@ept.de

