Betrouwbaarheid Verzekeren: Potting Technieken en Plat Lint Zegeling in Schakelaars & Relais

Meer Manieren om een Luchtstrake Zegel in Elektronische Apparaten te Creëren

Vorige keer spraken we over het belang van het bereiken van een vacuümstrake glas-naar-metaal zegel in elektronische producten. Op dezelfde manier wordt een methode bekend als potting (ook wel encapsulatie genoemd) vaak in de productie gebruikt om een strak afgedicht pakket te creëren voor elektronische schakelapparaten, inclusief het plat lint in halfgeleiders gebruikt in solid-state relais.

Wat is potting?

Bij potting wordt een elektronisch onderdeel of montage volledig omhuld in een vast of gelatineus samenstel, zowel om weerstand te bieden tegen schok en trilling, als om stof en andere contaminanten, evenals vocht en corrosieve agenten buiten te houden. De methode omvat meestal een elektronisch onderdeel dat wordt gedoopt in of geïnjecteerd met een vloeibare diëlektricum, zoals silicone, epoxy of urethane, en vervolgens uitgehard. Voor gat-vrije potting kan een product in een vacuümkamer worden geplaatst terwijl de hars nog vloeibaar is; het vacuüm wordt getrokken en vastgehouden om lucht uit interne gaten en de hars te trekken, dan vrijgegeven zodat atmosferische druk de gaten instort en de vloeibare hars in elk gat en kras dwingt.

Diëlektrische potting wordt breed gebruikt voor elektronische prestaties en voor het beschermen van solid-state elektronische componenten tegen omgevings- en mechanische schade; als toegevoegde bonus biedt potting vaak ook de structuur die een montage bijeen houdt.

Plat lint en halfgeleiders: de kracht achter solid-state relais

Veel van de huidige schakeltoepassingen emploeyen een solid-state relais (SSR) om stroomcircuits te controleren en te voltooien — gebruikmakend van een vermogenshalfgeleiderapparaat op een plat lint om stromen tot ongeveer 100 ampère te schakelen. SSR's zijn sneller dan elektromechanische relais; bovendien, omdat er geen bewegende delen zijn die uzijten en geen contacten die inpitten of koolstofopbouw hebben, hebben SSR's een langere levensduur en een constante uitgangsweerstand ongeacht de hoeveelheid gebruik.

Vermogenshalfgeleiders bestaan uit individuele, discrete apparaten of, vaak, geïntegreerde circuits gerangschikt op een plat lint en gebruikt als een schakelaar of gelijkrichter voor hoge stroom of hoge spanning toepassingen, zoals een schakelmodus voeding. Enkele veelvoorkomende vermogensapparaten omvatten de vermogensdiode, thyristor, MOSFET en geïsoleerde-gate bipolaire transistor (IGBT).

Warmteafvoerders en warmte verwijderen van halfgeleiders

Omdat halfgeleiders niet goed presteren bij verhoogde temperaturen, vereisen de vermogensapparaten in SSR's warmteafvoerders om de warmte te verwijderen die gegenereerd wordt door hoge temperaturen en thermische cycli. Verpakking biedt een middel om warmte van een halfgeleiderapparaat te verwijderen, door de warmte naar de externe omgeving te geleiden. Het bevestigen van een vermogensapparaat aan een warmteafvoeder verwijdert ook warmte veroorzaakt door bedrijfsverliezen. Bovendien helpt verpakking om halfgeleiderapparaten minder gevoelig te maken voor factoren zoals mechanische schok, trilling, vocht en externe magnetische velden.

Potting wordt vaak gebruikt om het pakket voor halfgeleidercomponenten te creëren, inclusief die welke plat lint gebruiken. Hermetische verpakking kan ook worden bereikt door een halfgeleider die in de caviteit van een pakket te positioneren en een vacuüm te trekken. Het pakket wordt vervolgens afgedicht met een keramische of metalen kap.

Net als bij een glas-naar-metaal zegel, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de thermische uitrekking van het verpakkingsmateriaal compatibel is met die van het silicium halfgeleiderapparaat. Evenzo is het cruciaal om ervoor te zorgen dat het plat lint geen splitsingen, scheuren of andere oppervlaktecondities heeft die de integriteit van het afgedichte pakket in gevaar kunnen brengen. Zorgvuldige visuele inspectie samen met wijsstroomtesten (ECT) kunnen op het plat lint worden uitgevoerd om ervoor te zorgen dat het vrij is van oppervlakte- en sub-oppervlaktegebreken. (U kunt meer lezen over ECT in onze vorige blog — of beter nog, bel Metal Cutting Corporation!)

Daarnaast, waar de pottinghars direct in het elektronische component wordt geïnjecteerd, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de precisiefabrieksapparatuur correct geprogrammeerd is om de juiste verhouding van materiaal te leveren en een luchtstrake verpakking te vormen zonder het gevoelige halfgeleiderapparaat erin te schaden.

De envelop zegelen in kwikschakelaars

Een ander elektronisch apparaat dat gemeenschappelijk gepott wordt, is de kwikschakelaar. Zoals de naam impliceert, gebruiken kwikschakelaars een kleine hoeveelheid vloeibare kwik om een elektrisch circuit te openen en te sluiten. Omdat zelfs een druppel kwik zeer gevoelig is voor zwaartekracht, biedt kwik een unieke sensorfunctie voor eenvoudige, lage-kracht schakelmechanismen.

Kwikschakelaars bestaan uit een of meer sets van elektrische contacten in een afgedichte glasenvelop die een druppel kwik bevat; de envelop kan ook lucht, een inert gas of een vacuüm bevatten. Kwikschakelaars voltooien of breken een circuit wanneer de schakelaar gekanteld wordt, waardoor de kwik een set contacten aanraakt of ervan wegbeweegt. De schakelaar kan meerdere sets contacten bevatten, verschillende sets sluitend bij verschillende hoeken om beweging in diverse richtingen te voelen.

Aangezien kwik een giftig metaal is wiens gebruik en afvalstoffen strak gereguleerd zijn, zijn veel vroegere toepassingen voor kwikschakelaars door de jaren heen vervangen. Bijvoorbeeld, hun gebruik in nieuwe auto's — voor zaken als verlichtingscontroles en antiblokkeerremssystemen — werd in de VS meer dan tien jaar geleden stopgezet. Echter, kwikschakelaars spelen nog steeds een waardevolle rol in veiligheidsapparaten zoals kantelschakelaars gebruikt voor omkeer of kantelwaarschuwingen in bouwapparatuur. In vliegtuigen gebruiken elektrisch aangedreven houdingsindicatoren (ook wel kunstmatige horizonnen) nog steeds kwikschakelaars om de gyro-as verticaal te houden. Kwikschakelaars worden ook gebruikt als kantelalarmen in sommige automaten, een schakelaar activeerend om een alarm af te geven als de automaat geschud of gekanteld wordt.

De luchtstrake kern

Of we nu praten over de glas-naar-metaal binding in een gloeilamp, het gepotte pakket van een halfgeleider geconstrueerd met plat lint in een solid-state relais, of de envelop in kwikschakelaars, het is cruciaal om ervoor te zorgen dat de zegel luchtstraks is. Het werken met de juiste partners helpt ervoor te zorgen dat cruciale elektronische componenten en processen zoals deze getest worden langs de toeleveringsketen, om de gewenste eindresultaten te produceren.

Heeft u advies nodig over hoe u de beste partners kunt kiezen — degene die aan uw productiebehoeftes, productiedeadlines en kwaliteitsstandaarden voor elektronische componenten of andere onderdelenvereisten voldoen? Download een gratis exemplaar van onze technische gids, "7 Secrets to Choosing a New Contract Partner".