Teaser Komponentenschutz 2000x701px
Sådan sikrer du dine komponenter

Den rigtige fremgangsmåde, det rigtige stik

Sådan sikrer du komponentbeskyttelse – den rigtige metode, det rigtige stik

Elektronikbranchen er i forandring: Uanset om det drejer sig om bilindustrien, sol- og vindenergi eller industriel automatisering, så finder elektrificeringen sted på alle områder. Med den stadigt stigende grad af netværksintegration er antallet af elektroniske fejl imidlertid også steget i de seneste år – ifølge Center for Automotive Research med hele 29 %. Afhængigt af de forventede miljøpåvirkninger er det derfor nødvendigt at beskytte de elektroniske komponenter. På den måde kan elektronikken beskyttes pålideligt – men brugerne har også brug for en tilsvarende indkapslingskompatibel tilslutningsløsning.

Stigende efterspørgsel efter metoder til beskyttelse af komponenter

Forskellige metoder beskytter de elektroniske komponenter mod stød, vibrationer, fugt, snavs, høje temperaturer, vedvarende temperatursvingninger og de skader, disse kan forårsage. Komponentbeskyttelse kan derfor bidrage væsentligt til at forbedre levetiden, funktionssikkerheden og pålideligheden af slutprodukterne.

Af denne grund anvendes komponentbeskyttelsesmetoder allerede regelmæssigt i mange anvendelsesområder: e-mobilitet, industriautomatisering, jernbaneanvendelser, medicinsk teknologi, vindkraft og solteknologi, kommunikationselektronik, i landbruget og i husholdningsapparater – elektronik anvendes i dag næsten overalt. En voksende udfordring er den stigende tendens til miniaturisering. Elektronikken bliver stadig mindre og kræver forskellige beskyttelsesforanstaltninger for at øge krybeafstanden og eliminere luftafstanden.

Afhængigt af komponenternes belastning og anvendelsessituation vælger man derfor mellem forskellige metoder: Potting-indstøbning, konform belægning og hotmelt-støbning er de mest populære af disse.

Har du konkrete spørgsmål?

mail
Vi hjælper gerne med at besvare dine spørgsmål. Du skal bare kontakte os!

Til kontaktformularen »

Komponentbeskyttelsesmetode: Potting

Tabelle Potting Vergussstoffe
Tabel 1: De mest almindelige potting-støbemasser og deres egenskaber
Der anvendes meget ofte 1- og 2-komponent-indstøbningsmaterialer, såkaldte potting compounds. Ved 2-komponent-støbemasser blandes harpiks og hærder i et blandingsforhold ved hjælp af passende maskinteknik og hældes som standard ind i hulrummet via et statisk blandingsrør. Denne koldstøbning er således en ikke-formgivende proces og kræver et hus, hvori støbemassen hældes.
En potting-indstøbning tilbyder mange fordele: Den sikrer ikke kun en fremragende elektrisk isolering, høj varmeafledning samt vibrations- og stødreduktion, men har desuden kemikalie-, fugt-, termisk stød- og cyklusbestandighed, beskytter elektronikken mod støv og fugt og har derudover flammehæmmende egenskaber.
 
Afhængigt af de specifikke krav anvendes der som standard epoxy-, polyurethan- og silikoneharpikser. De adskiller sig alle med hensyn til deres egenskaber (tab. 1). 

Ud over de nævnte materialer findes der også specialstøbemasser og støbeharse. Disse anvendes dog kun under ekstreme forhold. I overensstemmelse med ATEX-kravene beskytter de for eksempel mod eksplosioner ved at forhindre den kemiske reaktion mellem antændelseskilde, brændbart materiale og ilt. Desuden muliggør de elektrisk isolering mod højspænding (op til 30 kV/mm), beskytter mod overophedning som følge af delvis varmeudvikling og tilbyder med beskyttelsesklasse IP68 beskyttelse mod støv samt mod permanent nedsænkning.

En indstøbning giver brugeren mange muligheder. Typiske produkter, hvor fremgangsmåden anvendes, er batteripakker, effekt- og styreelektronik, opladere, EX-beskyttet elektronik, sensorer, monitorer og skærme.

Komponentbeskyttelsesmetode: Konform belægning

WW Trilogie Text 2022 new
Fig. 1: Sammenligning af tyndfilmbelægning (til venstre), tykfilmbelægning (i midten) og indstøbning (til højre)  Kilde: Werner Wirth
Ved hjælp af konform belægning belægges printkort enten fuldstændigt eller kun selektivt. Ved selektiv belægning dækkes kun de nødvendige områder af printkortet med et beskyttende lag. Som regel skelner man mellem to varianter af belægningen: Tyndfilmbelægningen sikrer med sin hurtige hærdning og tilpassede viskositet en høj økonomisk effektivitet i produktionsprocesserne. Derimod opnås en særlig høj kant- og overfladebeskyttelse, der især beskytter elektroniske komponenter mod ekstrem fugt, med tyktlagsbelægningen. I begge tilfælde opbygger de konforme belægninger efter tørring kun lagtykkelser mellem 30 og 2000 µm. Dermed kan den elektroniske komponent stadig monteres på trange steder. 

 På grund af beskyttelseslakkenes forskellige viskositet og dermed forskellige flydeegenskaber anvendes princippet DAM & FILL ofte på de bestykkede elektroniske komponenter. Her lægges der med en tixotropisk indstillet beskyttelseslak en „Dam“ (dansk „dæmning“), f.eks. omkring de komponenter, der ikke må støbes, såsom stikforbindelser. De øvrige komponenter overfladebehandles derefter med en beskyttelseslak med lav viskositet ("Fill", på dansk "fyldning").

Til konform belægning anvendes forskellige polymere materialer. Brugere kan blandt andet vælge mellem silikonebaserede og UV-hærdende produkter. De førstnævnte er på grund af deres brede temperaturområde fra -40 °C til +200 °C særdeles velegnede til barske driftsforhold som f.eks. inden for luft- og rumfart eller offshore. De sidstnævnte består af akrylater og polyuretaner eller hybrider af begge materialer. De udmærker sig især ved, at de hærder meget hurtigt ved UV-aktivering og har en meget god termisk chokmodstand.

Anvendelsesområderne for konform belægning er mangeartede og spænder fra bilindustrien til jernbaneteknik, sensorteknologi, industriel elektronik, medicinsk teknologi samt den nævnte offshore-vindkraft og luft- og rumfartsteknik.

Komponentbeskyttelsesmetode: Hotmelt-støbning

Ausschnitt Draeger
Fig. 2:  Hotmelt-støbning illustreret ved hjælp af en brandhjelm. I midten ses: Stikforbindelser, der er udskåret ved hjælp af Dam & Fill-teknikken.  Kilde: Werner Wirth
En særlig form for indkapsling er hotmelt-støbning. Ved denne proces omsluttes komponenten i ét trin med et materiale, hvorved der dannes en kabinetstruktur, samtidig med at komponenten beskyttes. Elektronikken beskadiges ikke, da de lavviskose, termoplastiske materialer har en lav bearbejdningstemperatur og bearbejdes med et langt lavere indsprøjtningstryk end ved normal plaststøbning. Det skåner på den ene side komponenterne, lader samtidig termoplasten hærde hurtigt og gør processen relativt billig.

Lavtrykssprøjtestøbning gør det således muligt at indkapsle, lime eller tætne selv følsomme komponenter som kontakter, sensorer, printkort og spoler på en miljøvenlig måde i henhold til IP68, så de også er beskyttet mod selv de hårdeste belastninger.

En branche, der er stærkt påvirket af ydre påvirkninger, er for eksempel landbruget. Her udsættes maskiner dagligt for skiftende vejrforhold. Hotmelt-støbning er perfekt til beskyttelse af elektronik: Den yder pålidelig og langvarig beskyttelse mod fugt, temperatursvingninger, korrosion og stød. 

Konklusion

icon info r

Potting, konform belægning eller hotmelt-støbning: Hvilken metode til komponentbeskyttelse der er bedst egnet, afhænger altid af elektronikens anvendelsesområde og de dermed forbundne krav. Der findes ikke en løsning, der passer til alle.

Problemstilling vedrørende stikforbindelser

Schliffbild Verguss
Fig. 3:  Mikroskopbillede af todelt stikforbindelse sammenlignet med etdelt flexilinkb-t-b Kilde: ept GmbH
Ekstreme temperaturer, snavs og fugt, kemisk eller mekanisk belastning: Med den rette komponentbeskyttelsesmetode er elektronikken beskyttet mod næsten enhver ydre påvirkning. Der er dog ét aspekt, man skal tage højde for: Indstøbning er kun mulig, hvis de anvendte materialer ikke begrænser de indbyggede komponenters funktionalitet. Dette kræver dog også en tilsvarende indstøbningskompatibel tilslutningsløsning – brugen af almindelige printkortstik er derfor udelukket. Årsagen hertil er den oftest todelte fjeder-kniv-kontaktteknologi, hvor indstøbningsmassen kan trænge ind i det sårbare stikområde og dermed forhindre kontakten.

Ved konventionelle stikforbindelser skal kontaktområdet derfor forsegles ved hjælp af Dam & Fill inden indstøbningen for at undgå risikoen for påvirkning fra indstøbningsmassen (fig. 2). Her drejer det sig om, at indstøbningsmassen i kontaktområdet på den ene side kan påvirke kontaktpunkterne og dermed afbryde signaloverførslen. For det andet vil den hæmme fjederens afslapningsegenskaber.

For alligevel at muliggøre støbning og samtidig sikre den nødvendige driftssikkerhed anbefales det at vælge en et-delt tilslutningsløsning, dvs. et stik, der klarer sig uden det traditionelle stikområde. Med et sådant et-delt stik er det umuligt for støbemassen at trænge ind i kontaktområdet.  

Pressteknik som den foretrukne tilslutningsmetode

UEbersichtsbild flexilink btb
Fig. 4:  Flexilinkb-t-b-printkortkonnektoren med ept Tcom press®-indpressningszonen Kilde: ept GmbH
Stikforbindelser i ét stykke har derfor den nødvendige IP-klassificering for disse materialer, hvilket muliggør indstøbning – og dermed en holdbar og robust tilslutningsløsning. Men også valget af tilslutningsteknik spiller her en vigtig rolle. Ved hjælp af indpressningszoner på begge sider bliver tilslutningsområdet gasætæt på grund af koldsvejsningen mellem kobberhylsteret og indpressningszonen og danner dermed en indstøbbelig forbindelse mellem to printkort, som allerede har bevist sit værd milliarder af gange i praksis.

Lochspezifikation Flexilink
Fig. 5:  Hulsspecifikation for ept-indpressningszonen Kilde: ept GmbH
For at sikre denne gastætte forbindelse er det imidlertid absolut nødvendigt at udføre gennemgående huller i overensstemmelse med ept-specifikationen:


Da der ikke er noget stikområde, kan stikforbindelsen i kombination med indpressningsteknikken således også modstå stødbelastninger på op til 200 g. Heller ikke materialebevægelser som følge af store temperatursvingninger eller påvirkning fra skadelige gasser påvirker forbindelsen. Presseteknikken øger pålideligheden mange gange i forhold til loddeteknikken, da der hverken kan opstå kolde eller brudte loddepunkter. Desuden undgår man på denne måde omfattende selektive loddearbejder, dyre kabelløsninger og afstandsstykker, hvilket ikke blot sparer udviklerne plads på printkortet, men også sænker omkostningerne med op til 50 procent.  

Med blot én komponent etableres både en mekanisk og en elektrisk forbindelse. Især ved modulært udformede enheder med konfigurerbare funktioner eller forskellige ydeevneniveauer kan indpressningsprocessen udmærket indsættes i slutningen af bestykningsprocessen. Her kan forskellige moduler efter valg monteres på basisprintplader. På den måde kan der i et hurtigt arbejdstrin fremstilles en stor variation af produkter. Da det også er muligt at udføre en afsluttende indstøbning af enheden, forbliver den elektriske og mekaniske forbindelse pålidelig.  

Ved hjælp af indstøbning kan brugerne beskytte deres elektroniske enheder maksimalt mod aggressive miljøpåvirkninger. Den, der overvejer komponentbeskyttelse til sin anvendelse, skal dog også tage højde for valget af et egnet stik i kombination med den passende tilslutningsteknik. I ét stykke, indpresset og indstøbt – i denne kombination er elektroniske enheder rustet mod (næsten) alle påvirkninger.

Læs mere om indpressningsteknik i den gratis hvidbog

Icon Whitepaper
Ønsker De at få endnu mere detaljeret faglig viden om indpressningsteknik?
Vi sender Dem gerne vores gratis hvidbog med uddybende oplysninger om grundlæggende principper inden for indpressningsteknik:

Anmod om hvidbog »

Passende press-stik

Flexilink Produkt Kurzbeschreibung 515x3006
flexilink b-t-b

Vores stikforbindelse flexilink b-t-b opfylder netop disse krav til robusthed og pålidelighed og fås desuden med den gennemprøvede indpressningsteknik.
Du kan finde yderligere oplysninger om produktet her:


Flexilink »
Motive Web Kurzbeschreibung Kontakt 1640x1195px
Er der yderligere spørgsmål?
Så kontakt os gerne!

Forespørgsel via formularen

+49 8861 2501 0

sales@ept.de

Din besked er blevet sendt.

Tak for din interesse – vi behandler din forespørgsel hurtigst muligt.

Kontaktformular

Felter markeret med * er obligatoriske.

Personoplysninger

Din besked

Fortrolighed

Du kan læse vores privatlivspolitik her.

Din besked er blevet sendt.

Tak for din interesse – vi behandler din forespørgsel hurtigst muligt.

Kontaktformular

Felter markeret med * er obligatoriske.

Personoplysninger

Tilbagekaldelse

Din besked

Jeg er interesseret i

Informationsmateriale

Fortrolighed

Du kan læse vores privatlivspolitik her.

Mange tak for Deres interesse

Her kan du downloade hvidbogen:

Download hvidbogen

Inden du kan downloade hvidbogen, bedes du udfylde følgende felter. Mange tak.

Felter markeret med * er obligatoriske.

Personoplysninger

Fortrolighed

Du kan læse vores privatlivspolitik her.

Din besked er blevet sendt.

Mange tak for din interesse for vores netværksarrangement efter Electronica. Vi gennemgår din forespørgsel og bekræfter din deltagelse så hurtigt som muligt.

Forespørgselsformular

Felter markeret med * er obligatoriske.

Personoplysninger

Fortrolighed

Du kan læse vores privatlivspolitik her.

Mange tak!

Vi kontakter Dem snarest for at drøfte Deres behov. Vi udarbejder og sender Dem en detaljeret rapport om højhastighedsegenskaberne samt S-parametre til simulering af Deres eget design.

Anmod om HighSpeed-egenskaber + S-parametre til simulering af dit eget design

Felter markeret med * er obligatoriske.
Du kan læse vores privatlivspolitik her.

Mange tak for din henvendelse

Vi vil gennemgå dine krav og vende tilbage til dig så hurtigt som muligt.

Dine krav til den nødvendige stikforbindelse

Felter markeret med * er obligatoriske og skal udfyldes.

Kontaktperson

Din forespørgsel

Forkert filformat! Vælg venligst en PDF- eller JPG-fil.
Du kan læse vores privatlivspolitik her.

Mange tak for din henvendelse

Vi vil gennemgå dine krav og vende tilbage til dig så hurtigt som muligt.

Anmod om tilpasning af stik

Felter markeret med * er obligatoriske og skal udfyldes.

Kontaktperson

Din forespørgsel

Forkert filformat! Vælg venligst en PDF- eller JPG-fil.
Du kan læse vores privatlivspolitik her.