Разнообразная роль эпоксидной смолы в производстве печатных плат устройств IoT
Производители устройств IoT могут применять эпоксидные смолы на различных этапах проектирования и производства для выполнять определенные требования или нужды.
Рынок Интернета вещей (IoT) переживает бум. Этот успех подталкивает инженеров к поиску практических решений для улучшения печатных плат, которые становятся неотъемлемой частью современных гаджетов Интернета вещей.
Эпоксидная смола - это материал, который выполняет различные функции в процессе производства печатных плат для продуктов Интернета вещей. Подробнее о жизненно важной роли, которую он играет в производстве Интернета вещей.
Настроено в соответствии с конкретными требованиями
Производители могут выбрать специальные эпоксидные смолы или изменить определенные свойства эпоксидной смолы в соответствии с конкретными характеристиками или производственными потребностями. Например, добавки могут сделать эпоксидную смолу более твердой или толстой, что делает ее максимально подходящей в качестве защитного покрытия. Вот еще несколько способов настройки конкретных свойств эпоксидной смолы.
Электрическая и теплопроводность
Использование серебра в качестве наполнителя для одно- или двухкомпонентной эпоксидной смолы может создать токопроводящий клей, заменяющий пайку. Электропроводящие клеи могут быть изотропными или анизотропными. Те, что относятся к первой категории, электропроводны во всех направлениях. Однако анизотропные клеи проводят электричество только в одном направлении. Иногда их используют для скрепления антенных конструкций в продуктах радиочастотной идентификации (RFID).
Эпоксидные смолы также улучшают теплопроводность. Один из вариантов - использовать такие клеи для соединения двух поверхностей и передачи тепла более холодной. Однако, поскольку большинство эпоксидных смол не обладают достаточными внутренними возможностями регулирования температуры, наполнители восполняют дефицит. Такие порошки, как медь, нитрид бора и алюминий, значительно улучшают теплообменные свойства.
Устойчивость к экстремальным температурам
Добавки и отвердители также смешиваются с эпоксидными смолами во время и перед отверждением, чтобы сделать клеи устойчивыми к криогенным температурам. И наоборот, существуют эпоксидные смолы, которые выдерживают более высокие температуры, чем примерно 300 градусов по Фаренгейту, которые могут быть у не очень жаростойких типов.
Низкое газовыделение
Эпоксидные смолы, используемые в аэрокосмической промышленности, должны быть с низким уровнем газовыделения. Газовыделение вызывает выброс летучих соединений вокруг космического корабля из-за космического вакуума.
НАСА использует два параметра тестирования, чтобы убедиться, что эпоксидные смолы соответствуют требованиям по дегазации:общая потеря массы (TML) и собранные летучие конденсируемые материалы (CVCM). В частности, стандарты НАСА требуют, чтобы эпоксидный клей или заливочный компаунд имел TML менее 1% и CVCM менее 0,1%.
Компании, предлагающие эпоксидные смолы с низким уровнем газовыделения и высокой чистотой, сначала тестируют эти продукты в строгих условиях в специализированных камерах. Затем они публикуют результаты, обслуживая клиентов, которым требуются клеи с низким газовыделением.
Коэффициенты теплового расширения (КТР)
Большинство материалов испытывают тепловое расширение из-за увеличения энергии молекулярных взаимодействий из-за изменений температуры. CTE показывает, сколько изменений происходит при повышении температуры на один градус.
Несоответствие CTE может возникать между двумя подложками или между клеем и подложкой. Таким образом, общий подход заключается в выборе клеев с как можно более низким КТР. Другой вариант - вставить специальные наполнители с отрицательным КТР или керамику в ненаполненные клеи. Однако это приводит к значительному увеличению модуля упругости при растяжении, что делает эпоксидную смолу более жесткой.
Температура стеклования (Tg)
Температура стеклования (Tg) эпоксидной смолы - это диапазон, в котором она изменяется от твердой стекловидной консистенции до более мягкой и эластичной. Температура может колебаться от 50 до 250 градусов по Цельсию. Однако выбор эпоксидной смолы, используемых наполнителей и времени отверждения может повлиять на Tg.
Эпоксидные смолы с Tg более 150 градусов Цельсия обычно обладают превосходной стойкостью к высоким температурам. Однако типы с Tg в диапазоне 120–130 Цельсия обладают превосходной химической стойкостью.
Надлежащая адгезия к различным субстратам
Эпоксидные клеи связывают и герметизируют самые разные поверхности, от металлов и большинства пластиков до дерева и бетона. Однако есть несколько неподходящих материалов, таких как пластмассы с низкой поверхностной энергией, включая полиолефины, силиконы и фторуглероды. Чтобы продвигаться вперед в принятии решений об использовании эпоксидных смол для этих материалов, необходимо их предварительно обработать, чтобы изменить поверхность подложки.
Время отверждения и требования к хранению
Эпоксидные клеи доступны в виде одно- и, чаще всего, двухкомпонентных составов. Однокомпонентные варианты обычно представляют собой пасты и требуют, чтобы люди наносили их мастерками, чтобы заполнить зазоры. Эти эпоксидные смолы требуют тепла для отверждения, а также хранения в холодильнике, чтобы продлить срок их хранения.
Двухкомпонентные типы требуют смешивания и использования продуктов в течение определенного периода времени, который может варьироваться от нескольких минут до нескольких часов. Эти эпоксидные смолы застывают при температуре немного выше комнатной (примерно 75–85 градусов по Фаренгейту), хотя большее количество тепла ускоряет процесс.
Двухкомпонентные эпоксидные смолы также имеют менее строгие требования к хранению по сравнению с однокомпонентными типами. Производители могут учитывать эти особенности при выборе эпоксидных смол, соответствующих их производственным требованиям.
Вязкость
Centipose (CPS) - это значение вязкости, применяемое к эпоксидным смолам, чтобы указать, насколько быстро они текут. Эпоксидная смола с низким CPS течет быстро, тогда как скорость потока снижается по мере увеличения CPS. Вязкость эпоксидной смолы определяет возможные варианты использования и методы нанесения продуктов.
Пониженная вязкость также помогает уменьшить количество пустот. Многие производители продают эпоксидные смолы с широким диапазоном вязкости, например от 100 до 1500000 сПз. Однако нагрев также влияет на вязкость, и его воздействие снижает консистенцию эпоксидной смолы.
Эпоксидные смолы с низкой вязкостью могут затвердеть в течение 12-24 часов - дольше, чем их аналоги с высокой вязкостью. Эпоксидные смолы с высокой вязкостью подходят для нанесения покрытий на поверхности. Однако для их обработки требуется не превышать максимальную толщину, указанную производителем, которая часто составляет 1-2 сантиметра.
Выбрано для улучшения теплопередачи
Как упоминалось ранее, определенные эпоксидные смолы имеют разные характеристики. Управление температурным режимом является серьезной проблемой для большинства компаний, разрабатывающих и производящих устройства Интернета вещей. Перегрев может повредить хрупкую электронику и привести к неисправности гаджетов. Некоторые инженеры разработали способы, позволяющие использовать в устройствах Интернета вещей тепло, например тепло тела. Однако обычно цель состоит в том, чтобы избежать горячих точек и общего перегрева.
Необходимость контролировать нагрев становится еще более важной, поскольку устройства Интернета вещей становятся все меньше. Традиционные методы включают использование вентиляторов и радиаторов. Другой вариант - нанести термопасту между компонентами, которые выделяют тепло или имеют охлаждающую способность. Люди также могут получить желаемые результаты, используя определенные виды эпоксидных смол.
Например, одно- и двухкомпонентные эпоксидные смолы улучшают теплопередачу через интерфейсы. Люди также могут выбрать их в качестве дополнения к другим методам отвода тепла, таким как использование эпоксидной смолы для крепления радиатора к печатной плате.
Когда люди обсуждают, как быстро происходит рассеяние тепла с определенными эпоксидными смолами, они имеют в виду проводимость веществ. Если эпоксидная смола имеет значение теплопроводности 0,3-0,4 Вт на милли-Кельвин, это означает, что тепло рассеивается сравнительно медленно. Однако значения 1,7–2 Вт на милли-Кельвин указывают на более быструю теплопроводность.
Однако Tg - это еще один аспект, который следует учитывать при использовании эпоксидных смол для регулирования температуры во время производства печатных плат. Любые используемые эпоксидные смолы должны иметь совместимость с Tg сопутствующих оснований.
Выбрано как конформное покрытие
Когда компании занимаются производством Интернета вещей, представители должны учитывать вероятные экологические характеристики гаджета при нормальном использовании. Например, некоторые устройства Интернета вещей размещаются на открытом воздухе в пыльной или влажной среде. В других случаях продукты IoT выполняют постоянный мониторинг в удаленных районах и нечасто проверяются людьми.
Таким образом, жизненно важно создавать печатные платы для устройств IoT, чтобы они выдерживали потенциально агрессивные элементы. Один из распространенных способов сделать это - нанести защитные покрытия. Эпоксидная смола, используемая таким образом, является одновременно твердой и непрозрачной, обеспечивая хорошую защиту от химикатов, истирания и влаги. Защитные эпоксидные покрытия также являются разумным выбором для устройств Интернета вещей, подверженных воздействию высокой влажности.
Конформные покрытия очень тонкие, но защищающие. Они добавляют защитный слой непосредственно поверх компонентов печатной платы без толщины, которая добавляла бы нежелательный объем. Поскольку защитные покрытия также продлевают срок службы печатной платы, они представляют собой простой способ для производителя устройств Интернета вещей обеспечить длительную производительность, на которую рассчитывает клиент.
Точно так же защитные покрытия могут снизить дорогостоящие затраты на ремонт, которые могут снизить прибыль производителя. Печатные платы, преждевременно ломающиеся внутри продуктов IoT, также могут нанести ущерб репутации производителя. Выбор применения защитных покрытий во время производства печатных плат - относительно простой способ продлить срок службы и тем самым сделать клиентов счастливыми.
Применяется для предотвращения обратного проектирования
Обратный инжиниринг происходит, когда кто-то - часто конкурент - пытается определить, как производитель произвел товар. Это риск во многих отраслях промышленности и касается химических и биологических процессов, а также физических продуктов.
Существуют многочисленные превентивные меры для защиты от обратного проектирования. Например, некоторые производители размещают датчики внутри печатной платы, чтобы обнаруживать и предотвращать такие попытки. Однако менее сложный, но все же эффективный метод - это практика заливки.
Он включает использование оболочки или подобного слоя для полного закрытия печатной платы или другого электронного компонента. Люди заливают эту область корпуса составом, который затвердевает и становится частью печатной платы. Эпоксидная смола - это обычно выбираемый герметик. Его непрозрачность мешает людям изучать визуальные детали, которые помогают им лучше понять дизайн.
Некоторые заливочные массы также нельзя удалить. Это хорошо, когда дело касается защиты от копирования дизайна. Однако это также может затруднить или сделать невозможным ремонт печатной платы уполномоченным лицом.
В зависимости от текущего проекта инженеры могут также использовать для инкапсуляции силиконы, а не эпоксидные смолы. Помимо сохранения своих механических свойств в широком диапазоне температур, силиконы мягкие и гибкие, что делает их подходящими для покрытия чувствительной электроники.
Заливка обычно выбирается вместе с несколькими другими мерами, которые не позволяют людям переконструировать дизайн печатной платы. Таким образом, производители должны определить, какие варианты обеспечивают оптимальную защиту, и подумать, может ли им потребоваться удалить заливочный компаунд позже.
Отверждаемые светодиодами конформные покрытия формируют зеленую эволюцию Охлаждение паровой камеры находит растущую роль в горячих продуктах