Что такое заливка электронного оборудования

В результате массового перехода от механических к электронным системам и компонентам практически исключены износ и усталость материалов, но у электроники есть целый ряд проблем, которые могут помешать её надежной работе.

К ним относится попадание влаги, которое может привести к ложным срабатываниям, неправильной работе и микрокоррозии, что влечет выход из строя компонентов и всей системы.

Другой проблемой является ускорение процесса устаревания вследствие наличия воздушных полостей и зазоров, а также воздействия агрессивных веществ. Для устранения некоторых из этих проблем, например, можно закрыть уязвимые элементы и системы в герметичном корпусе, но это увеличивает стоимость и может привести к увеличению размеров и веса устройства.

Альтернативным вариантом использования механической герметизации является «заливка» электроники. Его называют «заливкой», поскольку электронные компоненты помещают в подходящий корпус и заливают в него состав, который покрывает компоненты и защищает не только от ударов и вибраций, но и от образования влаги и воздействия коррозии. Уязвимые электронные детали изолируют, чтобы защитить их от любого вида повреждений.

Как работает заливка электронного оборудования?

Давайте подробнее изучим заливку электронного оборудования. Фактически, создается сосуд, в который помещают электронику, а затем его наполняют специальными затвердевающими жидкостями (эпоксидной смолой, полиуретаном, силиконом и т.д.), обладающими необходимыми тепловыми, изоляционными, адгезивными и конструктивными свойствами. Заметим, что сосуд может удаляться после затвердевания заливочной смеси, или компоненты могут просто погружаться в состав для герметизации.

Одним из многих преимуществ заливки электронного оборудования является её универсальность. Можно заливать не только особенно ценные детали и компоненты, но и целые платы и модули. Существует большое разнообразие заливочных материалов, позволяющих обеспечить электропроводность, электрическую и тепловую изоляцию, а также защитить от воздействия неблагоприятных условий окружающей среды и различных вредных факторов.

Процесс заливки электронного оборудования

Как происходит заливка? Это зависит от типа и назначения заливаемых компонентов.

Некоторые материалы или адгезивы могут вступать в химические реакции с составами для заливки, что может привести к появлению неизолированных участков. Их необходимо определить, чтобы использовать подходящие заливочные составы. Что касается электроники, то отдельные детали и компоненты могут быть недостаточно герметичны, так что материал заливки может попасть туда, куда не должен. Такие компоненты нужно выявить, чтобы в дальнейшем избежать сбоев в работе.

Различные составы для заливки требуют различной подготовки. Отдельным составам может потребоваться особая техника смешивания, разные температуры и способы удаления воздушных пузырьков, а также способы полимеризации для минимизации их сжатия. Для удаления пузырьков (или дегазации) необходимо использовать вакуумные резервуары. Для некоторых сложных объектов заливки требуется более высокая вязкость заливочного материала, которая достигается за счет повышения температуры.

Устройства для заливки электронного оборудования

Для того, чтобы процесс заливки электронного оборудования был успешным, требуется специализированное оборудование, включающее устройства для смешивания однородного материала заливки, а также откачки газа, которые устраняют пузырьки воздуха в материалах. Оборудование должно обеспечивать точное соотношение между пропорциями заливочного состава и скоростью его подачи. Системы заливки электроники оборудованы вакуумными резервуарами и автоклавами с регулируемой температурой. В данном процессе учитываются длительность и температура процесса полимеризации, которые оказывают влияние на усадку материала.

Контроль качества и технологического процесса

После первоначальной заливки технический персонал проводит проверку качества заливки, правильного заполнения и затвердевания. Для этого пробные образцы разбираются и/или нарезаются, а затем тщательно исследуются. Результаты документируются, и проверяющие составляют замечания и контрольную таблицу для специалистов, осуществляющих заливку. При обнаружении дефектов процесс заливки и материалы корректируются, а проверки повторяются до тех пор, пока качество не достигнет требуемого уровня. Образцы заливки сохраняются для проверки пропорций смесей.

Преимущества заливки электронного оборудования

Заливка имеет существенные преимущества. Она защищает не только от воздействия влаги, но и от ударов и вибраций. Она полностью исключает отрицательное воздействие воздуха и влаги, что упрощает техническое обслуживание, повышает надежность и долговечность, при этом позволяя экранировать чувствительные к электромагнитным помехам детали и компоненты.

Как заливка отличается от других средств защиты оборудования

Несмотря на то, что заливка — это надежный и экономичный способ защиты электроники, существуют и другие возможности, которые могут обеспечить безопасность систем. Одна из них - конформное покрытие, при котором на всю печатную плату наносится тонкое защитное покрытие. Вторая - размещение элементов и систем в полностью герметичных корпусах. Оба метода широко используются и имеют многочисленные области применения. Но, в зависимости от назначения, они могут быть менее экономичными, чем заливка, а также ни конформное покрытие, ни полноразмерный корпус не решают проблему отвода горячего воздуха. Именно поэтому заливка особенно важных компонентов зачастую является наилучшим и наиболее экономически эффективным решением.

Применение заливки электронного оборудования

В настоящее время электроника применяется во огромном количестве областей экономики и промышленности, важно поддерживать ее в исправном состоянии.

Например:

• В автомобильной промышленности используются многочисленные электронные детали и системы, которые могут подвергаться воздействию грязи, жидкостей, влаги, вибрации и экстремальных температур. Заливка важных деталей и компонентов позволяет значительно повысить надежность и избежать преждевременного старения и выхода из строя оборудования.
• Вилочные погрузчики и другая строительная техника постоянно подвергаются очистке под давлением в конце рабочих смен, что требует надлежащей защиты электронных схем и проводов для обеспечения непрерывной надежной работы. И снова, заливка защитит уязвимые элементы и убережет их от повреждений.
• Работа электроники для городской инфраструктуры, например, светофоров, переключателей, источников питания, датчиков и т.д., зависит от герметичности корпусов. Если корпуса становятся менее надежными из-за устаревания, теплового и механического воздействий, ультрафиолетового облучения и т.д., то нельзя гарантировать стабильную работу оборудования. Применение заливки важных компонентов может значительно повысить надежность и снизить затраты на ремонт и замену комплектующих.

Кроме приведенных трех примеров, существует огромное количество других вариантов применения электронных компонентов и устройств, подверженных воздействию жидкостей и меняющихся температур. Все они находятся в опасности, поскольку даже малейшие повреждения корпуса повлечет попадание влаги и возникновение коррозии. Здесь, опять же, поможет заливка электронного оборудования.

Успех заливки электронного оборудования зависит от четырех факторов:

1. Корректная оценка наиболее чувствительных компонентов.
2. Создание смеси для заливки с точно подобранными свойствами для каждого конкретного случая.
3. Современное производство для заливки электронного оборудования, оснащенное всеми необходимыми техническими средствами.
4. Опытный специалист по заливке электронного оборудования.

Материалы по теме:

Технология защиты от ударов и вибрации;
Технология антикоррозийной обработки металлов;
Технология защиты от воды и пыли стандарта IP.