Teaser Komponentenschutz 2000x701px
Jak zajistit ochranu komponentů

Správný postup, správný konektor

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).

Máte konkrétní dotazy?

mail
Rádi vám pomůžeme s vašimi dotazy. Stačí nás kontaktovat!

K kontaktnímu formuláři »

Metoda ochrany komponentů: zalévání

Tabelle Potting Vergussstoffe
Tab. 1: Nejběžnější zalévací hmoty a jejich vlastnosti
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). 

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.

Metoda ochrany součástek: konformní povlakování

WW Trilogie Text 2022 new
Obr. 1:  Porovnání tenkovrstvého povlaku (vlevo), silnovrstvého povlaku (uprostřed) a zalévání (vpravo)  Zdroj: Werner Wirth
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.

Metoda ochrany komponentů: lisování za tepla

Ausschnitt Draeger
Obr. 2:  Hotmelt Moulding na příkladu hasičské přilby. Uprostřed jsou vidět: konektory, které byly vyříznuty metodou Dam & Fill.  Zdroj: Werner Wirth
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. 

Závěr

icon info r

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

Schliffbild Verguss
Obr. 3:  Mikroskopický snímek dvoudílného konektoru vs. jednodílného konektoru flexilinkb-t-b Zdroj: ept GmbH
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.  

Technika lisování jako preferovaná spojovací technika

UEbersichtsbild flexilink btb
Obr. 4:  Spojka pro desky plošných spojů flexilinkb-t-b s lisovací zónou ept Tcom press® Zdroj: ept GmbH
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.

Lochspezifikation Flexilink
Obr. 5:  Specifikace otvorů v zóně lisování ept Zdroj: ept GmbH
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.

Více informací o technologii lisování najdete v bezplatném whitepaperu

Icon Whitepaper
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 »

Vhodný zásuvný konektor pro lisování

Flexilink Produkt Kurzbeschreibung 515x3006
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 »
Motive Web Kurzbeschreibung Kontakt 1640x1195px
Máte ještě nějaké dotazy?
Pak nás prosím kontaktujte!

Dotaz prostřednictvím formuláře

+49 8861 2501 0

sales@ept.de

Vaše zpráva byla odeslána.

Děkujeme za váš zájem – vaši žádost vyřídíme co nejdříve.

Kontaktní formulář

Pole označená * jsou povinná.

Osobní údaje

Vaše zpráva

Ochrana osobních údajů

Naše prohlášení o ochraně osobních údajů si můžete přečíst zde.

Vaše zpráva byla odeslána.

Děkujeme za váš zájem – vaši žádost vyřídíme co nejdříve.

Kontaktní formulář

Pole označená * jsou povinná.

Osobní údaje

Odvolání

Vaše zpráva

Zajímám se o

Informační materiály

Ochrana osobních údajů

Naše prohlášení o ochraně osobních údajů si můžete přečíst zde.

Děkujeme za Váš zájem

Zde si můžete stáhnout whitepaper:

Stáhnout whitepaper

Než si budete moci stáhnout whitepaper, vyplňte prosím následující pole. Děkujeme.

Pole označená * jsou povinná.

Osobní údaje

Ochrana osobních údajů

Naše prohlášení o ochraně osobních údajů si můžete přečíst zde.

Vaše zpráva byla odeslána.

Děkujeme za váš zájem o naši networkingovou akci po veletrhu Electronica. Vaši žádost posoudíme a co nejdříve vám potvrdíme účast.

Formulář pro dotazy

Pole označená * jsou povinná.

Osobní údaje

Ochrana osobních údajů

Naše prohlášení o ochraně osobních údajů si můžete přečíst zde.

Moc děkujeme! Brzy

se vám ozveme, abychom s vámi probrali vaše požadavky. Vypracujeme a zašleme vám podrobnou zprávu o vlastnostech vysokorychlostních obvodů a S-parametry pro simulaci vašeho vlastního návrhu.

Vyžádejte si vlastnosti HighSpeed a S-parametry pro simulaci vašeho vlastního návrhu

Pole označená * jsou povinná.
Naše prohlášení o ochraně osobních údajů si můžete přečíst zde.

Děkujeme za Váš dotaz

Prověříme vaše požadavky a ozveme se vám co nejdříve.

Vaše požadavky na požadovaný konektor

Pole označená hvězdičkou (*) jsou povinná, prosím vyplňte je.

Kontaktní osoba

Váš požadavek

Špatný formát souboru! Vyberte prosím soubor PDF nebo JPG.
Naše prohlášení o ochraně osobních údajů si můžete přečíst zde.

Děkujeme za Váš dotaz

Prověříme vaše požadavky a ozveme se vám co nejdříve.

Požádat o individuální přizpůsobení konektorů

Pole označená hvězdičkou (*) jsou povinná, prosím vyplňte je.

Kontaktní osoba

Váš požadavek

Špatný formát souboru! Vyberte prosím soubor PDF nebo JPG.
Naše prohlášení o ochraně osobních údajů si můžete přečíst zde.