Обеспечение надежности: методы потирования и герметизация плоской ленты в выключателях и реле

Еще способы создания герметичной уплотнения в электронных устройствах

В прошлый раз мы говорили о важности достижения вакуумно-герметичного стекло-металлического соединения в электронных изделиях. Аналогично, метод, известный как потирование (также называемое инкапсуляцией), часто используется в производстве для создания плотно запечатанного корпуса для электронных коммутационных устройств, включая плоскую ленту в полупроводниках, используемых в твердотельных реле.

Что такое потирование?

При потировании электронная деталь или сборка полностью помещается в твердое или желатиноподобное соединение, чтобы обеспечить устойчивость к ударам и вибрациям, а также защиту от пыли и других загрязнителей, влаги и коррозионных агентов. Метод обычно включает погружение электронной детали в жидкий диэлектрик — силикон, эпоксид или уретан — или его инъекцию, с последующим отверделением. Для потирования без пузырьков изделие можно поместить в вакуумную камеру, пока смола еще жидкая; вакуум создается и удерживается для удаления воздуха из внутренних полостей и смолы, затем снимается, так что атмосферное давление схлопывает пустоты и заставляет жидкую смолу заполнить каждую наносопку.

Диэлектрическое потирование широко используется для электронной производительности и защиты твердотельных электронных компонентов от экологического и механического повреждения; как дополнительный бонус, потирование часто также обеспечивает структуру, удерживающую сборку вместе.

Плоская лента и полупроводники: сила твердотельных реле

Многие современные коммутационные применения используют твердотельное реле (SSR) для управления и замыкания силовых цепей — используя силовой полупроводниковый прибор на плоской ленте для коммутации токов до примерно 100 ампер. SSR быстрее электромеханических реле; кроме того, поскольку нет движущихся частей, которые изнашиваются, и нет контактов, которые вянут или накапливают углерод, SSR имеют более долгую жизнь и постоянное выходное сопротивление независимо от интенсивности использования.

Силовые полупроводники состоят из отдельных дискретных устройств или, часто, интегральных схем, размещенных на плоской ленте и используемых как ключ или выпрямитель для высокоточных или высоковольтных применений, таких как импульсный блок питания. Некоторые распространенные силовые устройства: силовой диод, тиристор, MOSFET и изолированный затвор биполярный транзистор (IGBT).

Радиаторы и удаление тепла от полупроводников

Поскольку полупроводники не работают хорошо при повышенных температурах, силовые устройства в SSR требуют радиаторов для удаления тепла, генерируемого высокими температурами и термическим циклированием. Упаковка обеспечивает средство для удаления тепла от полупроводникового прибора, выводя его во внешнюю среду. Прикрепление силового прибора к радиатору также удаляет тепло, вызванное эксплуатационными потерями. Кроме того, упаковка делает полупроводниковые приборы менее чувствительными к механическим ударам, вибрациям, влажности и внешним магнитным полям.

Потирование часто используется для создания корпуса полупроводниковых компонентов, включая те, что используют плоскую ленту. Герметичная упаковка также может быть выполнена путем размещения кристалла в полости корпуса и создания вакуума. Корпус затем загерметизируется керамической или металлической крышкой.

Как и со стекло-металлическим соединением, важно убедиться, что термическое расширение материала упаковки совместимо с расширением кремниевого полупроводникового прибора. Также критично убедиться, что плоская лента не имеет расколов, трещин или других поверхностных условий, которые могут поставить под угрозу целостность запечатанного корпуса. Тщательный визуальный контроль вместе с вихретоковым тестированием (ECT) можно выполнить на плоской ленте, чтобы убедиться, что она свободна от поверхностных и подповерхностных дефектов. (Вы можете прочитать больше об ECT в нашем предыдущем блоге — или лучше позвоните в Metal Cutting Corporation!)

Кроме того, где потировочная смола инъецируется непосредственно в электронный компонент, важно убедиться, что прецизионное производственное оборудование правильно запрограммировано для подачи правильного соотношения материала и формирования герметичного пакета без повреждения нежного полупроводникового прибора внутри.

Герметизация конверта в ртутных выключателях

Другое электронное устройство, которое часто потируют — ртутный выключатель. Как следует из названия, ртутные выключатели используют небольшое количество жидкой ртути для размыкания и замыкания электрической цепи. Поскольку даже капля ртути очень чувствительна к гравитации, ртуть обеспечивает уникальную функцию чувствительности для простых механизмов коммутации малой силы.

Ртутные выключатели состоят из одного или нескольких наборов электрических контактов в запечатанном стеклянном конверте, содержащем шарик ртути; конверт может также содержать воздух, инертный газ или вакуум. Ртутные выключатели замыкают или размыкают цепь при наклоне выключателя, заставляя ртуть касаться или отходить от набора контактов. Выключатель может содержать несколько наборов контактов, замыкая разные наборы под разными углами для чувствительности к движению в различных направлениях.

Поскольку ртуть — токсичный металл, чье использование и утилизация строго регулируются, многие бывшие применения ртутных выключателей были заменены за годы. Например, их использование в новых автомобилях — для управления освещением и антиблокировочных тормозных систем — было прекращено в США более десятилетия назад. Однако ртутные выключатели всё ещё играют ценную роль в устройствах безопасности, таких как наклонные выключатели для предупреждений о перевертышении или опрокидывании строительной техники. В авиации электрические приборы искусственного горизонта всё ещё используют ртутные выключатели для поддержания вертикали гироскопической оси. Ртутные выключатели также используются как наклонные тревоги в некоторых вендинговых автоматах, активируя переключатель для звука тревоги, если автомат качается или наклоняется.

Герметичный итог

Будь то стекло-металлическое соединение в лампочке, потированный корпус полупроводника, построенного на плоской ленте в твердотельном реле, или конверт в ртутных выключателях, критически важно обеспечить герметичность уплотнения. Работа с правильными партнерами помогает гарантировать, что критические электронные компоненты и процессы вроде этих тестируются по всей цепочке поставок для достижения желаемых конечных результатов.

Нужен ли вам совет о том, как выбрать лучших партнеров — тех, кто удовлетворит ваши производственные потребности, сроки и стандарты качества для электронных компонентов или других деталей? Скачайте бесплатную копию нашего технического руководства «7 Secrets to Choosing a New Contract Partner».