Elektroniczne masy zalewowe to materiały izolacyjne i ochronne stosowane do hermetyzacji elementów elektronicznych, płytek drukowanych, złączy oraz podzespołów w systemach bezzałogowych. Masy epoksydowe, poliuretanowe, silikonowe oraz specjalistyczne materiały zalewowe mogą chronić elementy elektroniczne przed wilgocią, zanieczyszczeniami, drganiami, upływem prądu oraz cyklicznymi zmianami temperatury.
Na tej stronie przedstawiono producentów mas zalewowych oraz rozwiązania przeznaczone do kontrolerów lotu, komputerów misji, napędów silnikowych, ładunków użytkowych oraz zakończeń kabli.
Przeczytaj Przegląd technologii
Elektroniczne masy zalewowe to materiały izolacyjne stosowane do otaczania elementów elektronicznych, płytek drukowanych, złączy i podzespołów ochronną warstwą żywicy lub elastomeru. Po utwardzeniu masa zalewowa pomaga chronić wrażliwy sprzęt przed wilgocią, zanieczyszczeniami, wibracjami, wyciekami prądu oraz innymi czynnikami środowiskowymi, na które narażone są platformy bezzałogowe.
Wybór odpowiedniej masy zalewowej do elektroniki wymaga znalezienia równowagi między ochroną przed czynnikami środowiskowymi a wymaganiami elektrycznymi, mechanicznymi, termicznymi oraz produkcyjnymi. Bezzałogowe statki powietrzne (UAV), bezzałogowe pojazdy lądowe (UGV), autonomiczne pojazdy morskie oraz systemy robotyczne mogą nakładać dodatkowe ograniczenia na materiały zalewowe stosowane w elektronice, w tym niską masę, cykle termiczne, zanurzenie, wstrząsy, drgania oraz ograniczoną konserwację.
Masa epoksydowa do zalewania zazwyczaj zapewnia silną przyczepność, izolację elektryczną, odporność chemiczną oraz stosunkowo sztywną strukturę po utwardzeniu. Żywice epoksydowe nadają się do zalewania płytek drukowanych (PCB), modułów zasilających, czujników oraz zespołów wymagających wzmocnienia mechanicznego. Inżynierowie muszą uwzględnić skurcz utwardzania, reakcję egzotermiczną, sztywność oraz różnice w rozszerzalności cieplnej między żywicą epoksydową a zalewanymi komponentami, szczególnie podczas powtarzających się cykli temperaturowych.
Materiały poliuretanowe zazwyczaj zapewniają większą elastyczność niż sztywne preparaty epoksydowe i są w stanie wytrzymać drgania, wstrząsy oraz ruchy między różnymi materiałami. Dzięki temu poliuretanowe masy zalewowe do elektroniki sprawdzają się tam, gdzie wymagane jest uszczelnienie przed czynnikami środowiskowymi bez nadmiernych ograniczeń mechanicznych. Należy ocenić odporność na wodę, substancje chemiczne, temperaturę i hydrolizę pod kątem środowiska, w którym system bezzałogowy ma być eksploatowany, zwłaszcza w przypadku długotrwałej eksploatacji w warunkach wilgotnych lub zanurzenia.
Elastyczna epoksydowa masa zalewowa MT382 do elektroniki firmy Permabond
Silikonowa masa zalewowa może zapewnić izolację elektryczną, zachowując jednocześnie względną elastyczność w zmiennych temperaturach. Materiały silikonowe znajdują zastosowanie w sytuacjach, w których wrażliwe elementy mogłyby ulec obciążeniom spowodowanym przez twardszy materiał zalewowy. Ich właściwości sprawiają, że nadają się one do zastosowań w przemyśle lotniczym i kosmicznym, elektronice czujników, zespołach zasilających oraz w warunkach znacznych cykli termicznych, choć przyczepność, kompatybilność chemiczna, wytrzymałość mechaniczna i przepuszczalność różnią się w zależności od składu.
Specjalistyczne materiały do hermetyzacji elektroniki spełniają wymagania, których standardowe preparaty epoksydowe, poliuretanowe lub silikonowe mogą nie spełniać. Mogą to być między innymi masy hermetyzacyjne utwardzane promieniowaniem UV, umożliwiające szybką obróbkę, masy o niskiej lepkości przeznaczone do stosowania w ograniczonych przestrzeniach oraz masy optycznie przezroczyste do wybranych zespołów czujników lub układów optycznych. Materiały do zalewania stosowane w zakresie częstotliwości radiowych (RF) mogą wymagać kontrolowanych właściwości dielektrycznych, aby zalanie nie wpływało negatywnie na parametry pracy w zakresie wysokich częstotliwości.
Autopiloty, kontrolery lotu, jednostki sterujące pojazdów oraz komputery misji mogą być narażone na wibracje, kondensację, zapylenie oraz powtarzające się zmiany temperatury. Zalewanie elementów elektronicznych może zapewnić barierę fizyczną i elektryczną, jednak materiał musi również uwzględniać procesory wytwarzające ciepło oraz komponenty wymagające kontroli lub naprawy.
Systemy zarządzania akumulatorami, tablice rozdzielcze, przetworniki oraz elektronika wysokoprądowa mogą odnieść korzyści dzięki ochronie przed wilgocią i zanieczyszczeniami elektrycznymi. W przypadku mas zalewowych do akumulatorów należy zwrócić uwagę na izolację elektryczną, właściwości termiczne, kompatybilność materiałów oraz ciepło wytwarzane podczas normalnej pracy lub w warunkach awarii. W stosownych przypadkach należy również uwzględnić zachowanie w przypadku pożaru oraz rozprzestrzenianie się ciepła.
Sterowniki silników, elektroniczne regulatory prędkości oraz elektronika napędów elektrycznych narażone są zarówno na drgania, jak i na skoncentrowane obciążenia termiczne. Masa zalewowa przewodząca ciepło może pomóc w odprowadzaniu ciepła w kierunku obudowy lub konstrukcji rozpraszającej ciepło, zachowując jednocześnie izolację elektryczną. Sama przewodność cieplna nie jest wystarczająca, ponieważ na odprowadzanie ciepła wpływają opór styku, grubość masy zalewowej, konstrukcja obudowy oraz cała ścieżka termiczna.
Odbiorniki globalnego systemu nawigacji satelitarnej (GNSS), elektronika nawigacji inercyjnej, urządzenia radiowe oraz moduły łącza danych wymagają ochrony bez uszczerbku dla integralności sygnału. W pobliżu obwodów radiowych lub anten istotne znaczenie mają właściwości dielektryczne, grubość i geometria materiału do hermetyzacji elektroniki, ponieważ materiał ten może wpływać na zachowanie elektryczne.
Kamery, czujniki środowiskowe, elektronika systemów wykrywania i pomiaru odległości za pomocą światła (LiDAR), systemy akustyczne oraz inne elementy użytkowe mogą zawierać wytrzymałe i wysoce czułe elementy. Selektywne zalewanie może chronić płytki drukowane lub złącza kablowe, pozostawiając jednocześnie obiektywy, otwory, przetworniki, elementy kalibracyjne oraz elementy wymagające serwisowania wolne od przeszkód.
Zalewanie złączy może wzmocnić zakończenia przewodów oraz pomóc w zapobieganiu przedostawaniu się wilgoci i zanieczyszczeń. Masa zalewowa przeznaczona do złączy elektrycznych powinna odpowiednio wiązać się ze złączem, obudową tylną, powłoką kabla i okablowaniem, a jednocześnie wytrzymywać obciążenia występujące w miejscu przejścia między elastycznym kablem a sztywnymi elementami konstrukcyjnymi.
Autonomiczne pojazdy podwodne (AUV), pojazdy zdalnie sterowane (ROV), bezzałogowe pojazdy powierzchniowe (USV) oraz inne systemy morskie mogą wymagać, aby elektronika była odporna na długotrwałą wilgoć, słoną wodę i ciśnienie zewnętrzne. Podwodna masa zalewowa może chronić elektronikę czujników, zakończenia kabli oraz podzespoły wewnętrzne, jednak w odniesieniu do przewidywanej głębokości i czasu eksploatacji należy ocenić wchłanianie wody, odkształcenia związane z ciśnieniem, przyczepność, obecność pustych przestrzeni oraz długoterminową stabilność.
Powłoka konformalna tworzy cienką warstwę ochronną na płytce drukowanej, natomiast zalewanie polega na otoczeniu elementów znacznie większą ilością materiału. Masy zalewowe mogą zapewnić większe wzmocnienie mechaniczne i izolację środowiskową, jednak zwiększają masę i mogą utrudniać kontrolę, zarządzanie ciepłem, diagnostykę usterek oraz naprawy.
Zalewanie i hermetyzacja to procesy ściśle powiązane, przy czym terminologia różni się w zależności od zastosowania. Zalewanie polega zazwyczaj na wypełnieniu obudowy lub określonej wnęki żywicą, natomiast formowanie wtryskowe polega na uformowaniu materiału wokół elementu przy użyciu formy i w ramach kontrolowanego procesu. Wybór odpowiedniej metody zależy od wielkości produkcji, geometrii, oprzyrządowania, właściwości materiału oraz wymaganego poziomu ochrony.
Pełna hermetyzacja zapewnia maksymalne pokrycie, ale może zwiększyć masę, zużycie materiału oraz utrudnić naprawę. Częściowe zalewanie zapewnia ochronę wyłącznie tam, gdzie jest to konieczne, np. wokół elementów wysokonapięciowych, przejść kablowych, wrażliwych obszarów płytek drukowanych lub części narażonych na drgania. Może to być cenne w przypadku bezzałogowych statków powietrznych, w których obowiązują ograniczenia dotyczące rozmiarów, masy i mocy (SWaP).
Zalewanie nie musi zastępować uszczelniania obudowy. Projektanci mogą łączyć zalane płytki drukowane lub złącza z uszczelkami, szczelnymi obudowami, barierami ciśnieniowymi oraz powłokami konformalnymi. Każda warstwa powinna pełnić określoną funkcję, co pozwoli uniknąć zbędnego zużycia materiału i niepotrzebnej złożoności.
Programy wojskowe i lotniczo-kosmiczne mogą określać konkretne materiały lub wymagania kwalifikacyjne, dlatego dokumenty przetargowe oraz wymagania inżynieryjne specyficzne dla danej platformy powinny zawsze mieć pierwszeństwo.
Normy te stanowią użyteczne ramy dotyczące zamówień i doboru materiałów, jednak zgodność z nimi należy zawsze oceniać w oparciu o aktualną wersję specyfikacji, wymagania umowne, platformę oraz przewidywane środowisko eksploatacyjne.
Wybór materiału zalewowego do elementów elektronicznych wymaga uwzględnienia utwardzonej masy jako części kompletnego zespołu elektronicznego i mechanicznego.
Najlepsza masa zalewowa jest zatem dostosowana do konkretnego zastosowania, a nie jest po prostu materiałem o najwyższej wartości jednej właściwości mechanicznej, elektrycznej lub termicznej.
Jeśli projektujesz, budujesz lub dostarczasz Masy do zalewania, Załóż profil, aby zaprezentować swoje możliwości i nawiązać kontakt z osobami, które aktywnie poszukują Twoich rozwiązań.
Wyszukiwanie firm i produktów
Subskrybuj cotygodniowy eBrief
Najnowsze osiągnięcia inżynieryjne i techniczne prosto do Twojej skrzynki odbiorczej - dołącz do tysięcy inżynierów, którzy je otrzymują.