Utrata elastyczności przewodu po zalewaniu

Jedna z firm opisuje swój problem z utratą elastyczności przewodu: ‘Montujemy izolowane przewody o przekroju 13AWG, lutowane bezpośrednio do platerowanych otworów w PCB. Płytka jest umieszczona w plastikowej obudowie i następnie zalewana żywicą epoksydową. Podczas procesu utwardzania żywica epoksydowa w jakiś sposób reaguje z przewodem wewnątrz izolacji, który traci elastyczność i twardnieje poza obszarem wypełnionym żywicą. Jakie są sugerowane sposoby eliminowania reakcji żywicy epoksydowej i przewodu, aby pozostał on elastyczny?'

Problem okazuje się nie taki niezwykły - Richard D. Stadem, inżynier z General Dynamics pisze w odpowiedzi: ‘Widziałem ten problem u producenta części samochodowych, który aby chronić elektronikę przed trudnym środowiskiem pod maską, zalewał kabel CCA wewnątrz plastikowej obudowy. On także miał problem z utratą elastyczności wiązki w miejscu, w którym kabel wychodziły z materiału zalewającego’.

Richard kieruje swoje rekomendacje w kierunku użycia szybko utwardzalnych za pomocą UV materiałów do zalewania. Można jego zdaniem zastosować dwuetapowy proces zalewania. W pierwszym etapie należałoby zaaplikować dość grubą warstwę zalewy UV dokładnie w miejscu, w którym kończy się izolacja kabla 13AWG. Następnie całość należałby błyskawicznie utwardzić za pomocą promieni UV i tym sposobem uszczelnić izolację, zanim zalewa zdąży się pod nią dostać. Następnie cały zespół można już finalnie zalać wewnątrz obudowy, ponieważ zalewanie wykonane w pierwszym etapie zapobiegnie przesiąkaniu materiału zalewającego zastosowanego w drugim etapie do kabla. 

Co jednak szczegóonie ważne, dobór materiału zastosowanego w pierwszym etapie wymaga uważnej kwalifikacji. Musi być kompatybilny z trzema elementami: lutowiem używanym do przytwierdzenia przewodu, izolacją przewodu i wreszcie materiałem zalewowym stosowanym w drugim etapie. Na przykład, istnieją pewne utwardzane promieniami UV związki z rodziny RTV, które mogły by być użyte, ale muszą to być materiały RTV dopuszczone do stosowania w elektronice, ponieważ niektóre RTV reagują z lutowiem. 

Inżynier procesu Fritz Byle wskazuje na trzy możliwości rozwiązania tego problemu:

• Modyfikacja lub całkowita zmiana żywicy epoksydowej

• Modyfikacja procesu utwardzania aktualnie używanej żywicy epoksydowej

• Uszczelnienie miejsca styku przewodu i PCB, aby zapobiec przedostawaniu się żywicy epoksydowej

Pierwsze z rozwiązań może być trudne do wdrożenia. Te same właściwości, które powodują przesiąkanie (umiarkowana lepkość, dobre zwilżanie i przepływ kapilarny) są niezbędne, aby zapewnić odpowiednie wypełnienie małych szczelin przez materiał do zalewania i skuteczne usuwanie pęcherzyków gazu. Oceniając alternatywne materiały, trzeba więc znaleźć taki materiał, który z jednej strony ma mniejszą skłonność do przesiąkania, ale zachowuje jednocześnie inne pożądane właściwości.

Druga opcja może być już prostsza do wdrożenia. Jeśli procesu utwardzania przebiega w podwyższonej temperaturze, może ona nawet drastycznie obniżyć lepkość nieutwardzonego materiału zalewowego, co znacznie zwiększa jego przesiąkliwość. Rozwiązaniem może być obniżenie temperatury procesu utwardzania, przynajmniej do czasu uzyskania częściowego utwardzenia. Jeśli używasz próżni do odgazowania po zalewaniu, może to również znacznie zwiększyć stopień przesiąkania, jednakże z innych względów, rezygnacja z tego etapu, może nie być możliwa. 

Trzecia opcja pomoże na pewno, jednak wymaga dodatkowego materiału i dodatkowego etapu utwardzania, co oczywiście podwyższa koszty procesu. 

Zdjęcie tytułowe: © HumiSeal