Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Среда, 24 июля
 
 


Это интересно!

Новости

Россиян перестанут сажать за GPS-трекеры и якобы шпионские фотокамеры


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Совершенствование технологий монтажа в компании «Абрис-Технолоджи»

В начале 2011 года компания «Абрис-Технолоджи» запустила новый участок собственного монтажного производства в Санкт-Петербурге. Расширение производственной базы, включающей на сегодняшний день три линии автоматического поверхностного монтажа, является логическим продолжением выбранной более 6 лет назад стратегии развития компании.

Внутрисхемное конфигурирование микросхем ПЛМ и FPGA в стандарте IEEE 1532

В двадцатой статье цикла «Основы технологии граничного сканирования и тестопригодного проектирования» рассмотрены основы внутрисхемного конфигурирования микросхем ПЛМ и FPGA в стандарте IEEE 1532.

Роль тест-инженера в повышении эффективности тестирования электроники

Не секрет, что работа в высокотехнологичной сфере требует постоянного обучения и переобучения персонала, иначе отставание в развитии предприятия даст о себе знать буквально в считанные месяцы. И надо признать, что сегодня в России проводится немало специализированных обучающих семинаров, конференций и симпозиумов, которые являются очень ценными источниками информации, причем многие из них довольно качественные. Однако сфера тестирования электроники требует несколько большего. Традиционное использование автоматического тестового оборудования (АТО) на предприятии позволяет решить многие насущные проблемы, такие как улучшение качества продукции, разбор завалов неработающих плат, упрощение ремонта и диагностики и т.д. Но при этом не стоит забывать, что тестирование может стать и мощнейшим инструментом повышения эффективности производства. Правда, для этого необходимо стимулировать инженеров к решению целого ряда новых задач, в число которых входят тестовое покрытие изделий, упрощение операций, спектр покрываемых дефектов, производительность и многое другое. Так каковы же роль и обязанности современного инженера по тестированию?

 

30 января

Выбор силиконовых клеев-герметиков для сборки электроники

Традиционная задача клеев-герметиков — фиксация компонентов и конструкционных элементов, а также герметизация электронного устройства. В то же время, клеи нередко используются и в решении задач со специальными требованиями, такими, как обеспечение электропроводности или получение определенных оптических характеристик соединения. Однако стремительное развитие электроники диктует производителям все более жесткие условия, и свойства современных клеев должны соответствовать всем вызовам сегодняшнего дня. Статья поможет читателю разобраться в особенностях и преимуществах различных силиконовых клеев-герметиков, предназначенных для процессов фиксации и герметизации в производстве электронной техники, а также в критериях их выбора.



С

реди задач, стоящих перед клеями-герметиками в электронике, можно выделить два основных направления: фиксация и герметизация (см. рис. 1а и 1б соответственно). Однако современные силиконовые клеи-герметики часто объединяют в себе эти две функции, и потому имеют двойное назначени

а)

б)

Рис. 1. Примеры фиксации (а) и герметизации (б) электронных компонентов и сборок

Вообще, весь ассортимент клеев-герметиков можно разделить в зависимости от их основы на силиконовые (кремнийорганические), уретановые, тиоколовые (полисульфидные) и акриловые клеи.
Силиконовые клеи-герметики не зря указаны первыми. С точки зрения требований к склейке и герметизации при производстве современной радиоэлектронной техники, они имеют наиболее полный набор всех необходимых качественных и эксплуатационных показателей.
При выборе клея важно учитывать как эксплуатационные характеристики материала, так технологические особенности применения.
 

Обзор эксплуатационных характеристик

Клеи-герметики должны безотказно выполнять свои функции в самых разнообразных условиях: пониженные и повышенные температуры, влажность и соленой туман, вибрации и удары, бактериологическая и грибковая среда, ультрафиолетовое излучение, пониженное и повышенное давление, наличие агрессивных жидкостей и газов и т.д. В связи с этим, с точки зрения эксплуатационных характеристик при выборе клея-герметика для производства радиоэлектронной продукции, следует обязательно принимать во внимание перечисленные далее факторы.
Нейтральность. Это важнейший параметр для определения возможности применения клея-герметика при производстве электроники. Важно понимать и учитывать, что существуют кислотные и нейтральные силиконовые клеи-герметики.
Кислотные материалы могут вызывать коррозию металлов и их сплавов (медь, алюминий, припои), деградацию многих полимеров, использующихся в электронике, а также могут послужить причиной изменения характеристик некоторых оптических элементов. Большинство дешевых силиконовых клеев, применяемых в быту и доступных на строительных рынках, относятся как раз к кислотному классу. Понятно, что кислотные клеи-герметики совершенно не подходят для использования в электронике, так как могут существенно снизить надежность устройства!
Нейтральные силиконовые клеи-герметики при полимеризации не выделяют агрессивных веществ, тем самым подтверждая свое название — «нейтральные». Именно нейтральные силиконовые клеи-герметики и следует рассматривать для применения в электронике!
Температура эксплуатации. Температура эксплуатации современных устройств может колебаться от –60°С до +200°С. Многие клеи при этих температурах заметно меняют свои свойства (эластичность, прочность, диэлектрические свойства), и потому не способны выполнять возложенные на них задачи. Силиконовые клеи, в отличие от других (полиуретановых, эпоксидных, цианокрилатных, термопластичных и т.д.), способны продолжительно работать в самом широком диапазоне температур (стандартно от –45°С до +200°С, а в некоторых случаях и от –80°С до +300°С).
Адгезия. Адгезия показывает качество сцепления поверхностей и является одним из главных параметров клея. Для обеспечения надежного соединения клей должен иметь хорошую адгезию к большинству материалов, используемых при производстве печатных плат (ПП), электро-радиоэлементов (ЭРЭ) и корпусов приборов. Силиконовые клеи обладают хорошей адгезией, которая основана на их химических свойствах.
Диэлектрические свойства. Это важный показатель применительно к электронике, т.к. часто клей выполняет не только функцию крепления и герметизации, но и электроизоляции. Силикон занимает лидирующие позиции в отношении обеспечения электроизоляции, а также обладает хорошими диэлектрическими показателями на высоких частотах, что актуально в СВЧ-технике. Причем диэлектрические свойства незначительно зависят от внешних условий.
Эластичность и ТКР (температурный коэффициент расширения). Параметры, играющие важную роль при термоциклировании. Почему мы связали их вместе? Дело в том, что среди большого разнообразия клеев силиконы обладают высоким ТКР (в  5—10 раз больше по сравнению с эпоксидными и термопластичными), но эластичность и невысокая твердость силикона с легкостью компенсируют это. Относительное удлинение (сжатие) силиконовых клеев-герметиков достигает 700%. Это позволяет с легкостью поглощать (демпфировать) удары и вибрации, поэтому силиконы не вызывают отрыва компонентов, деформации, разрушения конструкции.
Прочность. Данный параметр зависит от энергии связи между молекулами материала. Большинство полимерных клеев обладает прочностью 10…20 кгс/см2. Силиконовые клеи имеют прочность 25…30 кгс/см2, а некоторые — свыше 70 кгс/см2, что является превосходным показателем.
Также при выборе клея важно оценить устойчивость к повышенной влажности и соленому туману (в случае герметизации корпусов РЭА это очень важно), устойчивость к ультрафиолетовому излучению (часто электронике приходится работать под открытым солнцем), устойчивость к грибкам и бактериям (многие виды клеев, особенно на органической основе, являются питательной средой для микроорганизмов).

Обзор технологических особенностей

Вязкость. В случае нанесения клея тонким слоем или при необходимости протекания клея в узкие пространства нужна низкая вязкость. С другой стороны, для создания объемного клеевого шва, например, для формирования прокладки или демпфирующего слоя под компонентом, требуется высокая вязкость или полное отсутствие текучести материала. Высокая вязкость необходима и в случае, когда клей наносится автоматическим дозированием. Всем этим требованиям удовлетворяют силиконовые клеи-герметики компании Dow Corning, которые в исходном состоянии обладают очень широким диапазоном вязкости от сотен сантипуаз до сотен тысяч. Весьма востребованы также клеи-герметики с хорошими тиксотропными свойствами (изменение вязкости при механическом воздействии на материал.) При перемешивании и дозировании они имеют более низкую вязкость по сравнению со спокойным состоянием.
Время жизни. Параметр, определяющий время подвижности клеевой массы во время использования. Часто временем жизни считается интервал, после которого вязкость материала увеличивается в два раза. Это важный параметр, т.к. в случае сложного позиционирования склеиваемых деталей необходимо достаточное для этого время жизни. Кроме того, данный параметр влияет на возможность использования такого материала в установках автоматического дозирования.
Количество компонентов и способ полимеризации. Силиконовые клеи-герметики Dow Corning® разделяются на три основные группы:
– однокомпонентные материалы, отверждаемые влажностью воздуха. Просты в применении, но ограничены по толщине нанесения (кроме случаев термоотверждения), т.к. время полимеризации зависит от толщины нанесенного материала. Используются как при ручном, так и при автоматическом нанесении. Ограничено применение в закрытом пространстве, т.к. для полимеризации необходим доступ атмосферной влаги;
– двухкомпонентные материалы, отверждаемые при смешивании компонентов (механизм поликонденсации). Подразумевают смешивание компонентов клея в определенных пропорциях. Такие материалы не ограничены по глубине нанесения, а также удобны для применения в оборудовании. Полимеризация протекает равномерно по всему объему материала;
– однокомпонентные и двухкомпонентные материалы температурного отверждения (механизм полиприсоединения). Высокая температура ускоряет процесс полимеризации клея, в который заранее введен катализатор. Можно сказать, что полимеризация такого клея происходит и при обычных условиях, но значительно медленнее. Благодаря температуре, клей полимеризуется равномерно по всему объему. Процесс отверждения может длиться всего несколько минут, что актуально при серийном производстве, где время операции очень критично. Материалы с таким типом полимеризации не ограничены по толщине нанесения. Кроме того, повышенная температура положительно сказывается на адгезии клея, поэтому не стоит пренебрегать подогревом в тех случаях, где это возможно.
Ремонтопригодность. Современные электронные компоненты и модули в ряде случаев имеют высокую стоимость, поэтому сама возможность проведение ремонта крайне актуальна. Многие клеи не могут быть удаленными без повреждения сопрягаемых поверхностей. Химические свойства силиконов позволяют полностью удалять их с поверхности с помощью специальных средств. Ремонт электронных устройств, собранных с применением силиконовых клеев-герметиков Dow Corning®, возможен при помощи специального средства Dow Corning® OS-10.
Мы рассмотрели основные эксплуатационные и технологические характеристики клеев-герметиков, которые важно учесть при решении задач фиксации или герметизации в процессе производства радиоэлектронного устройства. Для каждой задачи и для каждого производства значимость перечисленных характеристик может весьма отличаться, и важно эту значимость заранее оценить. Выбирая клей-герметик, в первую очередь, важно проанализировать задачу, расставить значимость критериев и после этого выбрать наиболее подходящее решение.

Типовые задачи и возможные варианты решения

Самыми распространенными задачами для клеев-герметиков при производстве электроники являются:
– дополнительная фиксация крупногабаритных элементов на печатной плате или внутри корпуса устройства (конденсаторы, резисторы, катушки индуктивности, модули и разъемы, а также печатные платы);
– склеивание конструкционных элементов прибора;
– герметизация крышек, разъемов, оптических элементов, кабельных вводов и т.д.
Рассмотрим несколько типичных задач, наиболее часто возникающих при производстве радиоэлектроники.

Задача 1

Требуется дополнительно зафиксировать уже установленный и запаянный на печатную плату крупногабаритный компонент с созданием толстого демпфирующего слоя. Температура эксплуатации от –50°С до +120°С, наличие повышенной влажности, вибрационных, ударных нагрузок, производство мелкосерийное, специального оборудования нет. Склеиваемые поверхности — подложка печатной платы из материала типа FR-4 и металлический (керамический) корпус компонента.

Вариант решения

Один из наиболее популярных клеев-герметиков — Dow Corning® 744 (см. рис. 2). Это однокомпонентный клей белого цвета, не текучий, обладает хорошей адгезией и умеренной прочностью. Полимеризуется на открытом воздухе, при этом не выделяет агрессивных компонентов в процессе полимеризации. Кроме того, эластичность достигает 590%, что делает возможным использование материала в самых разнообразных условиях. Высокая эластичность не позволяет полностью передавать вибрационные нагрузки на корпуса компонентов, а также дает возможность использовать клей в соединениях, подвергающихся деформации. Прочность клея достигает 27 кг/см2, а его диэлектрические показатели позволяют использовать его непосредственно с токопроводящими частями устройства.

Рис. 2. Примеры применения клея марки Dow Corning® 744

Задача 2

Необходимо создать высокопрочное соединение крышки (стекла) и корпуса светильника, работающего на большой глубине под водой, а также в условиях пониженного давления. Прочность, эластичность и влагостойкость материала играют здесь главную роль. Важным также является отсутствие агрессивных выделений во внутренний объем светильника в процессе полимеризации. Производство единичное, специального оборудования нет. Склеиваемые поверхности — алюминий и поликарбонатное стекло (исключает нагрев до высоких температур).

Вариант решения

Особо прочный клей Dow Corning® 3145. Клей серого или прозрачного цвета; обладает высокой адгезией к металлам и пластикам; прочность свыше 70 кг/см2; полимеризуется при комнатной температуре; эластичность материала составляет 680%. Кроме того, материал содержит добавки, которые светятся в УФ-диапазоне, что делает удобным контроль качества нанесения материала. Клей прошел аттестацию по стандарту MIL-A-46146 Министерства обороны США и допущен к использованию в военной и специальной технике.

Задача 3

Возникла потребность в герметизации датчиков для автомобильной промышленности, выпускаемых крупными партиями по 1000 штук в день (см. рис. 3). Температура эксплуатации от –55°С до +200°С, наличие запыленности и повышенной влажности. Необходимо автоматизированное нанесение материала и его быстрая полимеризация.

Рис. 3. Пример процесса герметизации

Вариант решения

Клей Dow Corning® 3-6265 HP. Однокомпонентный, слаботекучий, высокопрочный, обладающий высокой адгезией. Материал отверждается за 5 минут при температуре 150°С. Этот клей-герметик хорошо подходит для герметизации компонентов, приборов, разъемов, датчиков и т.д. Пригоден как для ручного использования, так и для автоматизированного нанесения. Оправданный выбор при массовом производстве.

Заключение

Выбор клея-герметика — это проработка целого комплекса вопросов. Зачастую очень трудно подобрать вариант, который будет отвечать всем требованиям. Чего-то универсального, т.е. подходящего абсолютно для всего, в природе не существует! В том числе, это справедливо и для клеев-герметиков. В такой ситуации необходим профессиональный подход, учитывающий множество факторов!
Ассортимент силиконовых материалов семейства Dow Corning® дает широкие возможности для решения самых разнообразных задач, как традиционных, так и специфических. Сложно описать все варианты в одной статье, поэтому мы предлагаем вам обратиться к специалистам отдела технологических материалов Предприятия Остек, и мы поможем найти оптимальное решение вашей задачи.



Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.
Оцените материал:

Автор: Александр Савельев, materials@ostec-group.ru



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты