Вакуумная пропитка – новый способ герметизации электронных компонентов

Предназначенный изначально для герметизации металлических отливок способ вакуумной пропитки оказался весьма полезным в деле герметизации электронных компонентов.

Изготовленные из пластмассы и закрытые герметично современные электронные компоненты часто попадают в суровые окружающие условия: высокие температуры, влажность, пыль и вибрацию. К сожалению микроскопические отверстия и трещинки, обязательно имеющиеся у изделий, например, в изоляции проводов, в разъемах, в кабельных вводах, позволяют проникать внутрь влаге и различным частицам, что снижает работоспособность устройства и срок его службы.

Стремление полностью исключить производственный брак заставляет искать решение проблемы герметизации электронных компонентов. Так как абсолютная надежность является сегодня стандартом, которым изготовители измеряют успех, то полная герметизация гарантирует им, что продукт будет безотказно работать с самого начала и весь предназначенный ему жизненный срок. Хорошим способом надежной герметизации в целях защиты электронных компонентов от коррозии и загрязнений оказалась вакуумная пропитка.

Вакуумная пропитка - это не процесс создания внешней преграды, это, скорее, способ герметизации изделия изнутри при помощи вакуума, создаваемого в специальной камере, и смолы малой вязкости, которая под действием вакуума глубоко проникает в поры, трещины и неплотности узла. Этот процесс был в свое время разработан для герметизации пористых металлических отливок таких, как корпуса редукторов или насосы гидроусилителей в автомобилестроении, что существенно снизило производственные издержки и увеличило срок службы этих узлов. Сегодня эту технологию берут на вооружение изготовители электронных компонентов, что сразу дает им преимущество в вечной конкурентной борьбе за качество.

Такую пропитку производят, как правило, специализированные фирмы, имеющие оборудование и опыт оказания этих услуг. Изготовители направляют им полностью обработанные и готовые для сборки компоненты. Изделия помещают в корзины и отправляют в пропиточную камеру. В камере создается вакуум, при этом воздух удаляется и из всех внутренних пустот изделий, что делает поры способными к впитыванию смолы. Затем в камеру подается пропиточный состав и избыточное давление воздуха на поверхность смолы заставляет ее проникать глубоко в поры, из которых был откачан воздух. После промывки в воде (для удаления излишков состава с наружных поверхностей) оставшаяся в порах смола полимеризуется, надежно закупоривая все возможные пустоты внутри материала. Весь процесс обычно занимает не более получаса.

Заполнение пор, получаемое вакуумной пропиткой, не подвержено растрескиванию, деградации и будет служить столько же, сколько и основной материал. Пропитка не влияет ни на свойства материала, ни на внешний вид изделия, поэтому они не требуют никакой обработки или доводки после пропитки.

Пропиточный состав представляет собой смесь мономеров акриловой кислоты, причем он разработан специально для применения на границе двух различных материалов – металла и пластмассы – с тем, чтобы воспринимать различные коэффициенты температурного расширения этих материалов. Что важно, этот состав не токсичен и никак не влияет на электропроводность и способность металлов к пайке.

Как уже отмечалось, весь технологический процесс занимает считанные минуты. Известны случаи, когда изготовитель отгружал грузовик деталей в адрес пропиточной компании утром, а уже к обеду получал обратно полностью обработанные сухие компоненты.

Отвержденная смола работает в широком диапазоне температур – от -40 до 200 градусов Цельсия. Она хорошо проникает как в поверхностные «слепые» поры, так и в сквозные, которые зачастую простираются через всю стенку. Обычно детали с такими дефектами отбраковываются, но вакуумная пропитка позволяет спасти многие из них.

Известно, что со временем резиновые уплотнительные кольца теряют эластичность и становятся хрупкими. Если изготовитель наносит кольцо из силиконового герметика вокруг разъема в корпусе, то этот герметик, под воздействием внешних факторов будет растягиваться, сжиматься, и в конце концов растрескается. К тому же такие способы уплотнения изменяют геометрию и размеры электронных компонентов. Вакуумная пропитка позволяет избежать этих проблем.

Компания Tri-Tech LLC регулярно получала рекламации по поводу уплотнения своих изделий. Когда ей удалось получить контракт на поставку герметичных обмоток для топливных клапанов автобусов с двигателями, работающими на природном газе, она знала, что потребуются особые меры защиты от воздействия окружающей среды. Дело в том, что клапан должен был устанавливаться на баллоне со сжатым газом, поэтому его надежность не должна была подвергаться сомнению.

Из-за нагрева и остывания обмотки во время работы влага из воздуха и соль с поверхности дороги могли попасть внутрь обмотки и заставить корродировать изоляцию проводов и паяные соединения, что вполне могло бы привести к короткому замыканию обмотки.

Выход из строя этой обмотки привел бы к отказу всей двигательной установки, что повлекло бы неизбежные убытки, ибо в гарантийный срок изготовитель обязан не только заменить дефектную детали, но и оплатить ремонтные работы и простой муниципального транспорта.

Инженеры фирмы оказались перед выбором: проектировать новое изделие в новом корпусе, способном защитить обмотку от воздействия вредных факторов, либо повысить уровень герметизации имеющегося изделия. После недолгого размышления они решили пойти по второму пути, для чего привлекли к сотрудничеству компанию, занимающуюся вакуумной пропиткой.

Эта технология оказалась спасением в сложившейся ситуации. Обычным способом нельзя герметично соединить полиэфирный термопласт с витым проводом, однако пропиточный состав прекрасно справился с задачей, заполнив все зазоры между проводами и корпусом эластичным материалом.

На этом примере видно, что вакуумную пропитку нельзя больше расценивать, как дополнительные издержки производства, ибо она позволяет уменьшать их совокупность.

В заключение следует отметить, что вакуумная пропитка находит применение и в изготовлении устройств высоковольтной техники. Здесь ее основное предназначение заключается в повышении электрической прочности трансформаторов, электромагнитов, изоляторов и катушек, работающих в высоковольтных цепях. Пропитка предотвращает возникновение явления межвитковой ионизации, что может быть причиной короткого замыкания.