Backpotting złącz kablowych

Backpotting (lub back-potting) to szeroko stosowany w przemyśle złączy proces, polegający na aplikacji środka zalewającego z tyłu złącza kablowego. Zalewanie polega na wypełnieniu określonego obszaru żywicą epoksydową lub podobnym płynnym związkiem, który następnie twardnieje tworząc stałe wypełnienie i/lub mechaniczną barierę.

Backpotting w przypadku złącz kablowych ma kilka zalet:

• Przede wszystkim, proces ten zapewnia dodatkowe odciążenie mechaniczne przewodów i styków. Po zamontowaniu, styki mają pewną określoną siłę trzymającą, utrzymującą styki wewnątrz obudowy w pożądanym położeniu, ale zawsze jest ona ograniczona. Dodanie backpottingu znacznie poprawia siłę połączenia każdego kontaktu.
• Zmniejszenie wagi konstrukcji. Tylne osłony czy kapturki na złącza również mogą zapewnić dodatkowe odciążenie, ale są również bardziej masywne i cięższe niż niewielka ilość masy żywicy.
• Uszczelnienie tylnej części złącza przed wilgocią i kurzem. Utwardzona żywica zapewnia szczelne przylegania obu powierzchni, zapewniając idealne wypełnienie przestrzeni wokół tylnej części styku, która w przeciwnym razie byłaby otwarta.

Odciążenie mechaniczne naprężeń z tyłu złącza kablowego zapobiega rozłączaniu się styków w efekcie pociągnięcia za przewody. Backpotting może również pomóc w zmniejszeniu obciążenia bocznego styków, w przypadku gdy przewody są prowadzone pod ciasnym kątem bezpośrednio za korpusem złącza. Dzięki temu backpotting zwiększa wytrzymałość całego układu i zwiększa jego niezawodność.

Rysunek: Złącze z przestrzenią umożliwiającą wykonanie backpottingu © Harwin

Kiedy można stosować backpotting na złączu kablowym?

Backpotting może być stosowany w przypadku wielu różnych złączy kablowych, po wykonaniu montażu kabli. Jednak warunkiem łatwego i efektywnego wykonania tego procesu jest obecność określonego obszaru, ograniczonego ścianką oporową, która będzie powstrzymywała płyn przed rozlewaniem się podczas wiązania. Aby stosować backpotting należy rozważyć następujące punkty:

• Czy z tyłu złącza znajduje się ścianka oporowa? Jeśli tak, nie jest wymagane żadne dodatkowe oprzyrządowanie, aby utrzymać mieszankę w stanie płynnym.
• Jeśli nie ma ściany oporowej, czy istnieje możliwość zamontowania jakiegoś rodzaju kaptura lub tylnej osłonki? W niektórych przypadkach możliwe jest zamontowanie dodatkowej części, a następnie całkowite wypełnienie wnętrza tak powstałego zespołu żywicą. Możliwość wykonania backpottingu  zależy od konstrukcji całego zespołu, np. od tego, czy tylny kapturek ma jakiekolwiek otwory lub czy jest ściśle dopasowany do złącza, a także od tego, czy zalewanie będzie kolidować z wkrętami złącza.
• Jeśli złącze nie ma ścianki oporowej ani tylnego kapturka, można samodzielnie utworzyć tymczasową ściankę wokół tylnej części złącza. Można to osiągnąć za pomocą czegoś tak prostego jak taśma maskująca. Gdy żywica zestali się, tymczasową ścianę można usunąć, a powstała masa jest wystarczająco mocna, aby nie wymagała dalszego podparcia.
• A co w przypadku gdy nie wszystkie styki złącza są używane i podłączone do przewodu?  Jeśli tak, bezwzględnie trzeba w jakiś sposób wypełnić wszystkie kontakty (np. używają fikcyjnego kontaktu), albowiem w przeciwnym razie płynna mieszanka wypłynie przez pusty otwór w obudowie.

Należy wziąć pod uwagę faktyczną konstrukcję styków zaciskanych - niektóre z nich  mają bardzo otwartą konstrukcję, która nie pozwala na utrzymywanie ciekłej substancji z tyłu styku. Tego typu styki są powszechne w przypadku podstawowych złącz PCB i nie nadają się do stosowania backpottingu.

Podczas wykonywania backpottingu należy utrzymywać złącze w stanie połączonych z jego drugą częścią. Gdy złącze jest połączone i styki  nie mogą się już poruszać, zapewni to ich  prawidłowe wyrównane  w obudowie. Wiele styków kablowych ma pewną tolerancję montażu i istnieje ryzyko, że styk zostanie trwale zamocowany pod kątem – poprzez zwiększanie  siły niezbędnej do połączenia, niekorzystnie zwiększa to zużycie styku, potencjalnie prowadząc do przedwczesnej awarii.

Jak wykonać backpotting?

Używanie żywic epoksydowych jest jak praca z klejem – niezbędne jest czyste miejsce pracy, trzeba też uważać, aby nie pobrudzić niczego wokół. Większość żywic epoksydowych to dwuskładnikowa mieszanka lub żywica i utwardzacz, który pozostaje płynny przed zmieszaniem. Każdy związek będzie miał własne szczegółowe instrukcje dotyczące mieszania, aplikacji i czasu schnięcia, lecz podstawowy proces krok po kroku wygląda mniej więcej tak:

• W razie potrzeby utwórz ściankę oporową.
• Użyj uchwytu, aby stabilnie przytrzymać złącze. Najprostszym mocowaniem jest przyklejenie drugiej części konektora do sztywnej płytki PCB i połączenie zalewanego złącza. Alternatywnie,  można umieścić złącze w imadle lub specjalnej fixturze.
• Zmieszaj związki epoksydowe (żywicę i utwardzacz) zgodnie ze specyfikacją producenta - niezbyt energicznie, aby zminimalizować pęcherzyki powietrza.
• Załaduj wymieszaną żywicę epoksydową do strzykawki lub systemu dozującego z dyszą o rozmiarze odpowiednim dla aplikacji. Jeśli potrzebujesz użyć małej dyszy aplikatora, masa będzie wymagała większej siły, aby wypchnąć ją przez dyszę - w takich przypadkach należy rozważyć zasilany system dozujący.
• Dozuj wymaganą ilość, aby wypełnić obszar.
• W razie potrzeby usunięcia uwięzionych pęcherzyków powietrza, można zastosować próżnię.
• Umieść zalany zespół w bezpiecznym miejscu, do całkowitego utwardzenia się żywicy. W przypadku niektórych żywic może być wymagane podgrzanie (zwiększenie temperatury można też wykorzystać do skrócenia czasu utwardzania).

Harwin przygotował film instruktażowy, jak poprawnie wykonać proces backpottingu.

Artykuł opracowano na podstawie materiału firmy © Harwin 'What is Backpotting? When do I use Backpotting?' autorstwa Wendy Jane Preston (link do całości artykułu w wersji angielskiej)