Teaser Komponentenschutz 2000x701px
Zo zorgt u voor een goede bescherming van uw onderdelen

De juiste methode, de juiste connector

Zo beschermt u uw componenten – De juiste methode, de juiste connector

De elektronicasector is in beweging: of het nu gaat om de automobielsector, zonne- en windenergie of industriële automatisering – elektrificatie vindt in alle sectoren plaats. Met de voortdurend toenemende netwerkaansluiting is het aantal elektronische storingen de afgelopen jaren echter ook gestegen – volgens het Center for Automotive Research met maar liefst 29%. Afhankelijk van de te verwachten omgevingsinvloeden is daarom bescherming van elektronische componenten noodzakelijk. Hierdoor kan de elektronica betrouwbaar worden beschermd – hiervoor hebben gebruikers echter ook een bijbehorende, voor gieten geschikte aansluitoplossing nodig.

Toenemende behoefte aan methoden voor de bescherming van componenten

Verschillende methoden beschermen de elektronische componenten tegen schokken, trillingen, vocht, vuil, hoge temperaturen, aanhoudende temperatuurschommelingen en de daaruit voortvloeiende schade. Componentbescherming kan dus aanzienlijk bijdragen aan het verbeteren van de levensduur, functionele veiligheid en betrouwbaarheid van de eindproducten.

Om deze reden worden methoden voor componentbescherming al regelmatig toegepast in tal van toepassingen: e-mobiliteit, industriële automatisering, spoorwegtoepassingen, medische technologie, wind- en zonnetechnologie, communicatie-elektronica, in de landbouw en bij huishoudelijke apparaten – elektronica wordt tegenwoordig bijna overal gebruikt. Een groeiende uitdaging hierbij is de toenemende trend naar miniaturisatie. De elektronica wordt steeds kleiner en vereist verschillende beschermingsmaatregelen om kruipafstanden weer te vergroten en luchtafstanden te elimineren.

Afhankelijk van de belasting en de toepassingssituatie van de componenten kiest men daarom tussen verschillende methoden: potting, conformal coating en hotmelt moulding zijn de populairste daarvan.

Heeft u specifieke vragen?

mail
Wij helpen u graag verder met uw vragen. Neem gerust contact met ons op!

Naar het contactformulier »

Methode voor componentbescherming: potting

Tabelle Potting Vergussstoffe
Tabel 1: De meest gangbare potting-gietmassa’s en hun eigenschappen
Er wordt zeer vaak gebruikgemaakt van 1- en 2-componenten-gietmassa’s, zogenaamde potting compounds. Bij de 2-componenten-gietmassa's worden hars en verharder in een bepaalde mengverhouding met behulp van de juiste machinetechniek gemengd en standaard via een statische mengbuis in de holte gegoten. Dit koudgieten is dus een niet-vormgevend proces en vereist een behuizing waarin de gietmassa wordt gevuld.
Een potting-afdichting biedt daarbij veel voordelen: zo zorgt deze niet alleen voor een uitstekende elektrische isolatie, hoge warmteafvoer en trillings- en schokdemping, maar beschikt deze ook over chemische, vocht-, thermoschok- en cyclusbestendigheid, beschermt de elektronica tegen stof en vocht en bezit bovendien vlamvertragende eigenschappen.
 
Afhankelijk van de specifieke eisen worden standaard epoxy-, polyurethaan- en siliconenharsen gebruikt. Ze verschillen allemaal qua eigenschappen (tab. 1). 

Naast de genoemde materialen zijn er ook nog speciale gietmassa’s en gietharsen. Deze worden echter alleen onder extreme omstandigheden gebruikt. Zo bieden ze bijvoorbeeld, conform de ATEX-eisen, bescherming tegen explosies door de chemische reactie tussen ontstekingsbron, brandbare stof en zuurstof te verhinderen. Bovendien zorgen ze voor elektrische isolatie tegen hoogspanning (tot 30 kV/mm), beschermen ze tegen oververhitting door plaatselijke warmteontwikkeling en bieden ze met beschermingsklasse IP68 bescherming tegen stof en tegen langdurige onderdompeling.

Een potting-afdichting biedt de gebruiker veel mogelijkheden. Typische producten waarbij deze methode wordt toegepast, zijn accupacks, vermogens- en besturingselektronica, opladers, EX-beschermde elektronica, sensoren, monitoren en displays.

Methode voor componentbescherming: conformale coating

WW Trilogie Text 2022 new
Afb. 1: Vergelijking tussen dunne-laagcoating (links), dikke-laagcoating (midden) en potting (rechts)  Bron: Werner Wirth
Met de conformale coating worden printplaten volledig of slechts selectief gecoat. Bij een selectieve coating worden alleen de noodzakelijke delen van de printplaat met een beschermlaag bedekt. In de regel wordt er onderscheid gemaakt tussen twee varianten van de coating: de dunne-laagcoating belooft met zijn snelle uitharding en aangepaste viscositeit een hoge kostenefficiëntie van de productieprocessen. Een bijzonder hoge rand- en oppervlaktebescherming, die elektronische modules met name tegen extreme vochtigheid beschermt, wordt daarentegen bereikt met de dikke-laagcoating. In beide gevallen bouwen de conformale coatings na het drogen slechts laagdiktes tussen 30 - 2000 µm op. Zo kan de elektronische module nog steeds in krappe ruimtes worden ingebouwd. 

 Vanwege de verschillende viscositeit van de beschermende lakken en dus het verschillende vloeigedrag, wordt het DAM & FILL-principe graag toegepast op de bestukte elektronische modules. Hier wordt met een thixotroop ingestelde beschermende lak een „Dam“ (Nederlands „dijk“), bijvoorbeeld rond de componenten die niet mogen worden ingegoten, zoals rond steekverbindingen, aangebracht. De overige componenten worden vervolgens bedekt met een beschermende lak met lage viscositeit („Fill”, in het Nederlands „vulling”).

Voor de conformal coating worden verschillende polymeermaterialen gebruikt. Zo kunnen gebruikers onder andere kiezen tussen producten op siliconenbasis en UV-uithardende producten. De eerste zijn vanwege hun brede temperatuurbereik van -40 °C tot +200 °C uitstekend geschikt voor zware omstandigheden, zoals in de lucht- en ruimtevaart of offshore. De laatste bestaan uit acrylaten en polyurethanen of hybriden van beide materialen. Ze onderscheiden zich vooral doordat ze door UV-initiatie zeer snel uitharden en een zeer goede thermische schokbestendigheid hebben.

De toepassingsgebieden van conformal coating zijn divers en variëren van de automobielsector tot spoorwegtechniek, sensortechnologie, industriële elektronica, medische technologie en de genoemde offshore windenergie en lucht- en ruimtevaarttechniek.

Procedure voor de bescherming van componenten: hotmelt-gieten

Ausschnitt Draeger
Afb. 2:  Hotmelt-gieten aan de hand van het voorbeeld van een brandweerhelm. In het midden te zien: steekverbindingen die met behulp van de Dam & Fill-methode zijn uitgehold.  Bron: Werner Wirth
Een bijzondere vorm van omhulling is hotmelt moulding. Bij dit proces wordt de assemblage in één werkstap met een materiaal omhuld, waardoor een behuizingsstructuur ontstaat en de assemblage tegelijkertijd wordt beschermd. De elektronica raakt daarbij niet beschadigd, omdat de laagviskeuze, thermoplastische materialen een lage verwerkingstemperatuur hebben en met een veel lagere injectiedruk worden verwerkt dan bij normaal kunststofspuitgieten. Dat ontziet enerzijds de componenten, laat tegelijkertijd de thermoplasten snel uitharden en maakt het proces relatief goedkoop.

Lagedruk-spuitgieten maakt het dus mogelijk dat zelfs gevoelige onderdelen zoals contacten, sensoren, printplaten en spoelen op milieuvriendelijke wijze worden omhuld, verlijmd of volgens IP68 worden afgedicht en daarmee ook tegen de zwaarste belastingen worden beschermd.

Een sector die enorm wordt beïnvloed door externe factoren is bijvoorbeeld de landbouw. Machines worden hier dagelijks blootgesteld aan wisselende weersomstandigheden. Hotmelt moulding is perfect geschikt om de elektronica te beschermen: het biedt betrouwbare en langdurige bescherming tegen vocht, temperatuurschommelingen, corrosie en trillingen. 

Conclusie

icon info r

Potting, conformale coating of hotmelt-moulding: welke methode voor componentbescherming het meest geschikt is, hangt altijd af van het specifieke toepassingsgebied van de elektronica en de daarmee samenhangende eisen. Er bestaat geen standaardoplossing die voor alles geschikt is.

Probleemstelling: connectoren

Schliffbild Verguss
Afb. 3:  Microscopische afbeelding van een tweedelige stekkerverbinding versus een eendelige flexilinkb-t-b Bron: ept GmbH
Extreme temperaturen, vuil en vocht, chemische of mechanische belasting: met de juiste beschermingsmethode voor componenten is de elektronica tegen vrijwel elke externe invloed beschermd. Er moet echter rekening worden gehouden met één aspect: inlijmen is alleen mogelijk als de functionaliteit van de ingebouwde componenten niet wordt beperkt door de gebruikte materialen. Hiervoor is echter ook een aansluitoplossing nodig die geschikt is voor ingieten – het gebruik van gewone printplaatconnectoren is daarmee uitgesloten. De reden hiervoor is de meestal tweedelige veer-mes-contacttechnologie, waarbij de ingietmassa in het kwetsbare steekgebied kan binnendringen en zo het contact kan belemmeren.

Bij conventionele connectoren moet het contactgebied daarom vóór het ingieten worden afgedicht met behulp van Dam & Fill, om geen risico te lopen op beïnvloeding door de gietmassa (afb. 2). Het gaat er hierbij om dat de gietmassa in het contactgebied enerzijds de contactpunten kan aantasten en daarmee de signaaloverdracht kan onderbreken. Anderzijds zou het de relaxatie-eigenschappen van de veer belemmeren.

Om gieten toch mogelijk te maken en daarbij de vereiste betrouwbaarheid te garanderen, wordt de keuze van een eendelige aansluitoplossing aanbevolen, dat wil zeggen een connector die zonder het conventionele steekgebied kan. Bij een dergelijke eendelige stekker is het binnendringen van de gietmassa in het contactgebied onmogelijk.  

Inperstechniek als de voorkeursaansluitmethode

UEbersichtsbild flexilink btb
Afb. 4:  De flexilinkb-t-b-printplaatconnector met de ept Tcom press®-inperszone Bron: ept GmbH
Eendelige stekkers bieden dan ook de vereiste IP-beschermingsklasse voor deze materialen, waardoor een gietverbinding – en daarmee een duurzame en robuuste aansluitoplossing – mogelijk wordt. Maar ook de keuze van de aansluittechniek speelt hierbij een belangrijke rol. Met behulp van aan beide zijden aangebrachte perszones wordt het aansluitgebied dankzij de koudlasverbinding tussen de koperen huls en de perszone gasdicht en vormt zo een ingietbare verbinding tussen twee printplaten, die zich in de praktijk al miljarden keren heeft bewezen.

Lochspezifikation Flexilink
Afb. 5:  Specificatie van de gaten in de ept-inperszone Bron: ept GmbH
Om deze gasdichte verbinding te waarborgen, is het echter absoluut noodzakelijk om de doorlopende contacten volgens de ept-specificatie aan te brengen:


Doordat het steekgedeelte wegvalt, is de connector in combinatie met de inperstechniek daardoor bestand tegen schokbelastingen tot 200 g. Ook materiaalbewegingen als gevolg van grote temperatuurschommelingen en de invloed van schadelijke gassen hebben geen nadelige invloed op de verbinding. Door de inperstechniek neemt de betrouwbaarheid ten opzichte van de soldeertechniek aanzienlijk toe, aangezien er geen koude of gebroken soldeerverbindingen kunnen ontstaan. Bovendien kunnen zo omslachtige selectieve soldeerwerkzaamheden, dure kabeloplossingen en afstandhouders worden vermeden, waardoor ontwikkelaars niet alleen ruimte op de printplaat besparen, maar bovendien de kosten met tot wel 50 procent kunnen verlagen.  

Met slechts één component wordt zowel een mechanische als een elektrische verbinding tot stand gebracht. Juist bij modulair ontworpen assemblages met configureerbare functies of verschillende prestatieniveaus kan het inpersproces uitstekend aan het einde van het bestukkingsproces worden ingevoegd. Hier kunnen naar keuze verschillende modules op basisprintplaten worden aangebracht. Zo kan in één snelle werkstap een grote verscheidenheid aan producten worden vervaardigd. Aangezien het ook mogelijk is om de module vervolgens in te gieten, blijft de elektrische en mechanische verbinding betrouwbaar in stand.  

Door middel van een gietlaag kunnen gebruikers hun elektronische module maximaal beschermen tegen agressieve omgevingsinvloeden. Wie echter voor zijn toepassing componentbescherming overweegt, moet ook rekening houden met de keuze van een geschikte connector in combinatie met de juiste aansluittechniek. Uit één stuk, ingeperst en ingegoten – in deze combinatie zijn elektronische modules gewapend tegen (bijna) alle invloeden.

Meer informatie over inperstechniek in de gratis whitepaper

Icon Whitepaper
Wilt u nog meer gedetailleerde vakkennis over de inperstechniek opdoen?
Voor uitgebreide informatie over de basisprincipes van de inperstechniek sturen wij u graag onze gratis whitepaper toe:

Whitepaper aanvragen »

Bijpassende insteekconnector

Flexilink Produkt Kurzbeschreibung 515x3006
flexilink b-t-b

Onze flexilink b-t-b-connector voldoet precies aan deze eisen op het gebied van robuustheid en betrouwbaarheid en is bovendien verkrijgbaar in de beproefde inperstechniek.
Meer informatie over het product vindt u hier:


Flexilink »
Motive Web Kurzbeschreibung Kontakt 1640x1195px
Heeft u nog vragen?
Neem dan gerust contact met ons op!

Aanvraag via het formulier

+49 8861 2501 0

sales@ept.de
Hartelijk dank!

We nemen binnenkort contact met u op om uw wensen te bespreken. We zullen een gedetailleerd rapport opstellen met de HighSpeed-eigenschappen en S-parameters voor de simulatie van uw eigen ontwerp, en dit naar u toesturen.

Vraag de HighSpeed-specificaties + S-parameters aan om uw eigen ontwerp te simuleren

Velden met een * zijn verplichte velden.
U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Uw bericht is verzonden.

Hartelijk dank voor uw interesse – wij zullen uw aanvraag zo snel mogelijk in behandeling nemen.

Contactformulier

Velden met een * zijn verplichte velden.

Persoonlijke gegevens

Uw bericht

Privacybeleid

U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Uw bericht is verzonden.

Hartelijk dank voor uw interesse – wij zullen uw aanvraag zo snel mogelijk in behandeling nemen.

Contactformulier

Velden met een * zijn verplichte velden.

Persoonlijke gegevens

Terugroepactie

Uw bericht

Ik ben geïnteresseerd in

Informatiemateriaal

Privacybeleid

U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Hartelijk dank voor uw interesse

Hier kunt u de whitepaper downloaden:

Whitepaper downloaden

Voordat u de whitepaper kunt downloaden, vragen wij u de volgende velden in te vullen. Hartelijk dank.

Velden met een * zijn verplicht.

Persoonlijke gegevens

Privacybeleid

U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Uw bericht is verzonden.

Hartelijk dank voor uw interesse in ons netwerkevenement na de Electronica. We zullen uw aanvraag in behandeling nemen en u zo snel mogelijk een bevestiging van uw deelname sturen.

Aanvraagformulier

Velden met een * zijn verplichte velden.

Persoonlijke gegevens

Privacybeleid

U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Hartelijk dank voor uw aanvraag

We zullen uw verzoek beoordelen en zo snel mogelijk contact met u opnemen.

Uw eisen voor de benodigde stekkerverbinding

Velden gemarkeerd met * zijn verplichte velden; vul deze alstublieft in.

Contactpersoon

Uw verzoek

Verkeerd bestandsformaat! Selecteer een PDF- of JPG-bestand.
U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.

Hartelijk dank voor uw aanvraag

We zullen uw verzoek beoordelen en zo snel mogelijk contact met u opnemen.

Vraag een offerte aan voor het op maat maken van connectoren

Velden gemarkeerd met * zijn verplichte velden; vul deze alstublieft in.

Contactpersoon

Uw verzoek

Verkeerd bestandsformaat! Selecteer een PDF- of JPG-bestand.
U kunt ons privacybeleid hier raadplegen.