Memastikan Keandalan: Teknik Potting dan Pengemasan Sekrap Plat di Sakelar dan Relai

Lebih Banyak Cara untuk Menciptakan Seal Kedap Udara dalam Perangkat Elektronik

Kali ini, kita membahas tentang pentingnya mencapai seal kaca-ke-logam yang kedap vakum dalam produk elektronik. Secara serupa, metode yang dikenal sebagai potting (juga disebut enkapsulasi) sering digunakan dalam manufaktur untuk menciptakan paket yang erat untuk perangkat sakelar elektronik, termasuk sekrap plat dalam semikonduktor yang digunakan dalam relay solid state.

Apa itu potting?

Dalam potting, bagian atau rangkaian elektronik secara penuh dikemas dalam kombinasi padat atau gelatin, baik untuk memberikan resistensi terhadap getaran dan guncangan, dan untuk mencegah debu dan kontaminan lain, serta kelembaban dan agen korosif. Metode biasanya melibatkan bagian elektronik yang direndam atau disuntik dengan dielectric cair, seperti silicone, epoksi, atau urethan, dan kemudian dikurangi. Untuk potting bebas rongga, produk dapat ditempatkan dalam ruang vakum sementara resin masih cair; vakum ditarik dan dipegang untuk menarik udara dari rongga internal dan resin, kemudian dilepaskan sehingga tekanan atmosfer meruntuhkan rongga dan memaksa cair resin ke setiap sudut dan celah.

Potting dielectric banyak digunakan untuk kinerja elektronik dan untuk melindungi komponen elektronik solid state dari kerusakan lingkungan dan mekanis; sebagai bonus tambahan, potting sering juga memberikan struktur yang memegang rangkaian bersama.

Sekrap plat dan semikonduktor: daya di balik relay solid state

Banyak aplikasi sakelar saat ini menggunakan relay solid state (SSR) untuk mengontrol dan menyelesaikan sirkuit daya — menggunakan perangkat daya semikonduktor pada sekrap plat untuk mengalihkan arus hingga sekitar 100 ampere. SSR lebih cepat dari relay elektromekanis; selain itu, karena tidak ada bagian bergerak yang aus dan tidak ada kontak yang berlubang atau mengumpulkan karbon, SSR memiliki umur yang lebih panjang dan resistensi output konstan terlepas dari seberapa sering digunakan.

Perangkat daya semikonduktor terdiri dari perangkat diskrit individu atau, seringkali, sirkuit terpadu yang diatur pada sekrap plat dan digunakan sebagai saklar atau retifier untuk aplikasi arus tinggi atau tegangan tinggi, seperti power supply switch-mode. Beberapa perangkat daya umum termasuk power diode, thyristor, MOSFET, dan insulated-gate bipolar transistor (IGBT).

Heat sink dan menghilangkan panas dari semikonduktor

Karena semikonduktor tidak berfungsi baik pada suhu yang tinggi, perangkat daya dalam SSR memerlukan heat sink untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh suhu tinggi dan siklus termal. Pengemasan menyediakan cara untuk menghilangkan panas dari perangkat semikonduktor, dengan mengkonduksi panas ke lingkungan eksternal. Melampirkan perangkat daya ke heat sink juga menghilangkan panas yang disebabkan oleh kerugian operasi. Selain itu, pengemasan membantu membuat perangkat semikonduktor kurang sensitif terhadap faktor-faktor seperti shock mekanis, getaran, kelembaban, dan medan magnet eksternal.

Potting sering digunakan untuk menciptakan paket untuk komponen semikonduktor, termasuk yang menggunakan sekrap plat. Pengemasan hermetik juga dapat dicapai dengan menempatkan die semikonduktor dalam rongga paket dan menarik vakum. Paket kemudian ditutup dengan tutup keramik atau logam.

Seperti pada seal kaca-ke-logam, penting untuk memastikan bahwa ekspansi termal material pengemasan kompatibel dengan perangkat semikonduktor silikon. Demikian pula, penting untuk memastikan bahwa sekrap plat tidak ada belahan, retakan, atau kondisi permukaan lain yang dapat mengancam integritas paket yang tertutup. Inspeksi visual yang hati-hati bersama dengan pengujian arus eddy (ECT) dapat dilakukan pada sekrap plat untuk memastikan itu bebas dari cacat permukaan dan di bawah permukaan. (Anda dapat membaca lebih lanjut tentang ECT di blog kami sebelumnya — atau lebih baik lagi, hubungi Metal Cutting Corporation!)

Selain itu, di mana resin potting disuntik secara langsung ke dalam komponen elektronik, penting untuk memastikan bahwa peralatan manufaktur presisi diprogram dengan benar untuk memberikan rasio material yang tepat dan membentuk paket yang kedap udara tanpa merusak perangkat semikonduktor yang lembut di dalamnya.

Menutup amplop dalam saklar merkuri

Perangkat elektronik lain yang biasa dipotting adalah saklar merkuri. Seperti yang namanya implikasikan, saklar merkuri menggunakan sejumlah kecil merkuri cair untuk membuka dan menutup sirkuit listrik. Karena bahkan satu titik merkuri sangat sensitif terhadap gravitasi, merkuri memberikan fungsi penginderaan unik untuk mekanisme saklar sederhana dan gaya rendah.

Saklar merkuri terdiri dari satu atau lebih sekelompok kontak listrik dalam amplop kaca yang tertutup yang mengandung titik merkuri; amplop mungkin juga berisi udara, gas iners, atau vakuum. Saklar merkuri menyelesaikan atau memutus sirkuit ketika saklar ditegakkan, menyebabkan merkuri menyentuh atau menjauh dari sekelompok kontak. Saklar mungkin berisi beberapa sekelompok kontak, menutup sekelompok yang berbeda pada sudut yang berbeda untuk merasakan gerakan ke berbagai arah.

Karena merkuri adalah logam beracun yang penggunaan dan pembuangannya diatur secara ketat, banyak aplikasi saklar merkuri sebelumnya telah diganti selama bertahun-tahun. Misalnya, penggunaan dalam mobil baru — untuk hal-hal seperti kontrol lampu dan sistem rem anti-lock — dihentikan di Amerika Serikat lebih dari satu dekade yang lalu. Namun, saklar merkuri masih memainkan peran yang berharga dalam perangkat keselamatan seperti saklar miring yang digunakan untuk peringatan gulungan atau terbalik dalam alat konstruksi. Dalam pesawat, indikator sikap yang dirakit listrik (aka, buatan bujur) masih menggunakan saklar merkuri untuk menjaga poros giro tetap vertikal. Saklar merkuri juga digunakan sebagai alarm miring di beberapa mesin penjual otomatis, mengaktifkan saklar untuk mengeluarkan alarm jika mesin digoncangkan atau ditegakkan.

Kesimpulan kedap udara

Baik kita berbicara tentang ikatan kaca-ke-logam dalam lampu, paket yang dipotting dari semikonduktor yang dikonstruksi dengan sekrap plat dalam relay solid state, atau amplop dalam saklar merkuri, sangat penting untuk memastikan bahwa seal kedap udara. Bekerja dengan mitra yang tepat membantu memastikan bahwa komponen dan proses elektronik penting seperti ini diuji sepanjang rantai pasokan, untuk menghasilkan hasil akhir yang diinginkan.

Apakah Anda butuh saran tentang cara memilih mitra terbaik — yang akan memenuhi kebutuhan manufaktur, tenggat waktu produksi, dan standar kualitas Anda untuk komponen elektronik atau kebutuhan bagian lainnya? Unduh salinan gratis panduan teknis kami, 7 Secrets to Choosing a New Contract Partner.