Het pakket verzegelen:oppotten en het platte lint in schakelaars en relais

Meer manieren om een ​​luchtdichte afdichting in elektronische apparaten te creëren

De vorige keer hadden we het over het belang van een vacuümdichte glas-op-metaal afdichting in elektronische producten. Evenzo wordt een methode die bekend staat als oppotten (ook wel inkapseling genoemd) vaak gebruikt bij de productie om een ​​goed afgesloten pakket te creëren voor elektronische schakelapparatuur, inclusief het platte lint in halfgeleiders die worden gebruikt in solid-state relais.

Wat is oppotten?

Bij oppotten wordt een elektronisch onderdeel of samenstel volledig omhuld met een vaste of gelatineuze verbinding, zowel om weerstand te bieden tegen schokken en trillingen, als om stof en andere verontreinigingen, evenals vocht en corrosieve middelen buiten te houden. De methode houdt meestal in dat een elektronisch onderdeel wordt ondergedompeld in of geïnjecteerd met een vloeibaar diëlektricum, zoals siliconen, epoxy of urethaan, en vervolgens wordt uitgehard. Voor holtevrij oppotten kan een product in een vacuümkamer worden geplaatst terwijl de hars nog vloeibaar is; het vacuüm wordt getrokken en vastgehouden om lucht uit de interne holtes en de hars te trekken, en vervolgens losgelaten zodat de atmosferische druk de holtes instort en de vloeibare hars in alle hoeken en gaten dwingt.

Diëlektrische oppotting wordt veel gebruikt voor elektronische prestaties en voor het beschermen van elektronische componenten in vaste toestand tegen milieu- en mechanische schade; als een toegevoegde bonus biedt oppotten vaak ook de structuur die een assemblage bij elkaar houdt.

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

Veel van de huidige schakeltoepassingen maken gebruik van een solid-state relais (SSR) om stroomcircuits te besturen en te voltooien - met behulp van een vermogenshalfgeleiderapparaat op een plat lint om stromen tot ongeveer 100 ampère te schakelen. SSR's zijn sneller dan elektromechanische relais; Bovendien hebben SSR's, omdat er geen bewegende delen zijn die kunnen verslijten en geen contacten om koolstof te putten of op te bouwen, een langere levensduur en een constante uitgangsweerstand, ongeacht de hoeveelheid gebruik.

Vermogenshalfgeleiders bestaan ​​uit afzonderlijke, discrete apparaten of, vaak, geïntegreerde schakelingen die zijn gerangschikt op een plat lint en worden gebruikt als schakelaar of gelijkrichter voor toepassingen met hoge stroom of hoogspanning, zoals een schakelende voeding. Enkele veelgebruikte vermogensapparaten zijn de vermogensdiode, thyristor, MOSFET en bipolaire transistor met geïsoleerde poort (IGBT).

Koellichamen en warmte afvoeren van halfgeleiders

Omdat halfgeleiders niet goed presteren bij hoge temperaturen, hebben de stroomapparaten in SSR's koellichamen nodig om de warmte te verwijderen die wordt gegenereerd door hoge temperaturen en thermische cycli. De verpakking biedt een middel om warmte van een halfgeleiderapparaat te verwijderen door de warmte naar de externe omgeving te geleiden. Door een stroomapparaat aan een koellichaam te bevestigen, wordt ook de warmte verwijderd die wordt veroorzaakt door bedrijfsverliezen. Bovendien helpt de verpakking om halfgeleiderapparaten minder gevoelig te maken voor factoren zoals mechanische schokken, trillingen, vochtigheid en externe magnetische velden.

Potting wordt vaak gebruikt om het pakket voor halfgeleidercomponenten te maken, inclusief die met plat lint. Hermetische verpakking kan ook worden bereikt door een halfgeleiderchip in de holte van een verpakking te plaatsen en vacuüm te trekken. Het pakket wordt vervolgens verzegeld met een keramische of metalen dop.

Net als bij een glas-op-metaal afdichting, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de thermische uitzetting van het verpakkingsmateriaal compatibel is met die van het silicium halfgeleiderapparaat. Evenzo is het van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat het platte lint geen spleten, scheuren of andere oppervlaktecondities heeft die de integriteit van de verzegelde verpakking in gevaar kunnen brengen. Zorgvuldige visuele inspectie samen met wervelstroomtesten (ECT) kan worden uitgevoerd op het platte lint om er zeker van te zijn dat het vrij is van oppervlakte- en ondergrondfouten. (Je kunt meer lezen over ECT in onze vorige blog - of beter nog, bel Metal Cutting Corporation!)

Bovendien, wanneer de pothars rechtstreeks in de elektronische component wordt geïnjecteerd, is het belangrijk ervoor te zorgen dat de precisiefabricageapparatuur correct is geprogrammeerd om de juiste materiaalverhouding te leveren en een luchtdicht pakket te vormen zonder het delicate halfgeleiderapparaat binnenin te beschadigen. .

De envelop verzegelen in kwikschakelaars

Een ander elektronisch apparaat dat vaak wordt ingegoten, is de kwikschakelaar. Zoals de naam al aangeeft, gebruiken kwikschakelaars een kleine hoeveelheid vloeibaar kwik om een ​​elektrisch circuit te openen en te sluiten. Omdat zelfs een druppel kwik erg gevoelig is voor zwaartekracht, biedt kwik een unieke detectiefunctie voor eenvoudige schakelmechanismen met weinig kracht.

Kwikschakelaars bestaan ​​uit een of meer sets elektrische contacten in een afgesloten glazen omhulsel dat een kwikbolletje bevat; het omhulsel kan ook lucht, een inert gas of een vacuüm bevatten. Kwikschakelaars voltooien of verbreken een circuit wanneer de schakelaar wordt gekanteld, waardoor het kwik een set contacten raakt of ervan af beweegt. De schakelaar kan meerdere sets contacten bevatten, waarbij verschillende sets onder verschillende hoeken worden gesloten om beweging in verschillende richtingen te detecteren.

Aangezien kwik een giftig metaal is waarvan het gebruik en de verwijdering streng zijn gereguleerd, zijn in de loop der jaren veel vroegere toepassingen voor kwikschakelaars vervangen. Het gebruik ervan in nieuwe auto's - voor zaken als verlichtingsregelingen en antiblokkeerremsystemen - werd bijvoorbeeld meer dan tien jaar geleden stopgezet in de VS. Kwikschakelaars spelen echter nog steeds een waardevolle rol in veiligheidsvoorzieningen zoals kantelschakelaars die worden gebruikt voor kantel- of kantelwaarschuwingen in bouwmachines. In vliegtuigen gebruiken elektrisch aangedreven houdingsindicatoren (ook bekend als kunstmatige horizonten) nog steeds kwikschakelaars om de gyro-as verticaal te houden. Mercury-schakelaars worden ook gebruikt als kantelalarm in sommige verkoopautomaten, waarbij een schakelaar wordt geactiveerd om een ​​alarm te laten klinken als de machine wordt geschud of gekanteld.

Het luchtdichte resultaat

Of we het nu hebben over de glas-op-metaalverbinding in een gloeilamp, het ingegoten pakket van een halfgeleider gebouwd met plat lint in een solid-state relais, of de envelop in kwikschakelaars, het is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de verzegeling luchtdicht is . Door met de juiste partners samen te werken, kunt u ervoor zorgen dat kritische elektronische componenten en processen zoals deze in de hele toeleveringsketen worden getest om de gewenste eindresultaten te produceren.