Che tipo di colla dovrei usare per i componenti montati su PCB per evitare vibrazioni?
Risposte:
La mia preferenza:
Gomma siliconica a polimerizzazione neutra come agente antivibrante e sigillante a lungo termine. Aspettati 20+ anni di vita.
Se è richiesta la posizione meccanica iniziale, la colla a caldo (colla a caldo) serve solo a trattenere le cose mentre la gomma siliconica si fissa. [La colla a caldo è una soluzione a lungo termine del tutto insoddisfacente !!!].
Dettagli:
Per la sopravvivenza a lungo termine, tutto ciò che richiede una maggiore resistenza meccanica rispetto alle connessioni a saldare dovrebbe utilizzare vincoli meccanici "adeguati" come staffe, morsetti di montaggio ecc.
Tuttavia , è comune in molti prodotti di consumo che articoli meccanici di grandi dimensioni siano "tenuti in posizione" o supportati meccanicamente da un adesivo. Fatto correttamente, questo è un metodo di produzione legittimo, anche se a volte disapprovato da designer "adeguati".
Soluzione asiatica: il metodo più comune nei prodotti asiatici è una colla bianca che fissa una finitura bianca in ceramica dura. Ha buone capacità e forza di legame iniziale, è a presa rapida e fallisce miseramente in un periodo da mesi a un anno circa.
Soluzione occidentale: il metodo occidentale più comune è la colla a caldo o la colla a caldo. Ha buone capacità di incollaggio iniziale, ragionevole resistenza, imposta nel tempo impiegato per il raffreddamento (decine di secondi o minuti a seconda della quantità e della conduzione termica) e fallisce miseramente in un periodo da mesi a un anno circa. La gente lo usa ancora e dice quanto è bello.
Una soluzione eccezionale: una soluzione eccellente è la gomma siliconica a polimerizzazione neutra. Una volta impostato, ha buone capacità di incollaggio, che variano a seconda dei materiali, ma sono disponibili primer o varianti speciali per materiali difficili. Ha una forza ragionevole ma un modulo basso (un po 'elastico), quindi resiste alle vibrazioni e alle forze di impatto in modo superbo. Il tempo di presa può variare da minuti a molte ore, di solito più lungo che più breve. Una volta impostato, durerà in genere 20 ++ anni. I lunghi tempi di indurimento non sono un problema purché l'adesivo non lo siausato per mantenere gli oggetti in posizione ma per aggiungere resistenza alle vibrazioni a lungo termine. La maggior parte delle gomme siliconiche non scorre durante l'impostazione, quindi il tempo di presa non è importante, tranne per il fatto che la superficie sarà inizialmente appiccicosa. "Skin over" si verifica in genere in 10-20 minuti. L'impostazione è ottenuta per azione dell'umidità atmosferica, quindi un'umidità bassa provoca tempi di presa più lunghi. La velocità di presa completa dipende dallo spessore dell'acqua, con velocità tipiche di circa 3 mm di profondità per 24 ore.
Un'eccellente combinazione in cui è richiesta la ritenzione meccanica o la posizione utilizzando l'adesivo è quella di utilizzare un "tocco" di colla a caldo per mantenere inizialmente le cose in posizione e quindi utilizzare la gomma siliconica come agente legante e antivibrante a lungo termine.
Oltre all'eccellente basso modulo e alla lunga durata, gli SR sono ottimi impermeabilizzanti e sigillanti. Tuttavia essi sono non wter vapori sigillanti - ater vapore passa attraverso SR tempo - solito acqua liquida. Quindi "respirano" - che può essere buono o cattivo a seconda dell'applicazione.
Si noti che la gomma siliconica utilizzata DEVE essere una cura neutra in caso di utilizzo di componenti elettronici o componenti sensibili alla corrosione. La SR "normale" è una cura acida e rilascia acido acetico durante la presa (odora di aceto). Questo non è "male" in molti casi, ma può causare corrosione in applicazioni sensibili.
Le gomme siliconiche a polimerizzazione neutra sono ampiamente disponibili e costano poco se non in più. La maggior parte sono "Oxeme" per curare e rilasciare osseme e alcool metilico. Il primo può causare corrosione del rame nudo. Cura di Oxeme non adatta per policarbonato - usare la cura con alcool.
Le cure SR neutre più carine sono quelle a base di alcool diretto e rilasciano alcol metilico al momento della presa. La gestione ragionevole è abbastanza buona. Ventilare bene se si utilizzano kg alla volta :-).
Dow Corning produce una vasta gamma di SR disponibili nella maggior parte dei paesi e che dispongono di ampi dati tecnici. [Nessuna associazione con Dow Corning oltre ad essere un cliente soddisfatto].
Ci sono numerosi altri adesivi che il mio lavoro per te. Le colle al cianoacrilato si fissano rapidamente (super colla, colla per elefanti), rischiano di rovinare le superfici in alcune applicazioni e si rovinano con il tempo su alcune superfici. Le colle al lattice e di contatto sono a basso modulo e possono essere utili. I solventi tendono ad essere utilizzati e possono avere effetti negativi. Ne esistono altri, ma ho trovato che la gomma siliconica è la migliore in assoluto.
- Gomma siliconica contro resina epossidica:
Non ho menzionato la resina epossidica (ER), e Mike lo ha raccomandato preferibilmente alla gomma siliconica (SR). Le resine epossidiche sono sicuramente molto utili. Sono disponibili con "durata in vaso (tempo utilizzabile prima dell'impostazione) di meno di 1 minuto a ore e tempo di indurimento completo di un'ora o giù di lì a circa un giorno. Le temperature elevate aumentano la velocità di polimerizzazione e riducono la durata del vaso. Le ER sono di solito" 2 pot "- due diversi componenti vengono miscelati appena prima dell'uso. Gli SR sono disponibili anche in formulazioni in 2 parti, di solito con tempi di presa rapidi (da minuti a 10 di minuti - può essere più lungo in base alla progettazione).
Un fattore che ho citato come un vantaggio, Mike ha citato come uno svantaggio. Entrambi siamo corretti (ed entrambi sbagliati? :-)) e vale la pena capire perché.
Il fattore è "modulo". Il modulo (più propriamente "Modulo elastico") è il rapporto tra sollecitazione e deformazione - la quantità di deformazione sperimentata per forza applicata. Esistono varie misure di modulo, principalmente relative agli aspetti direzionali delle forze e delle deformazioni. Alcuni maggiori dettagli qui in questo articolo di Wikipedia sul modulo elastico. .
Le gomme siliconiche sono "a basso modulo" - mentre i valori effettivi possono variare ampiamente in base alla progettazione, quelli normalmente incontrati saranno "sostanzialmente" più elastici "rispetto alle tipiche resine epossidiche. Mike ed io siamo d'accordo su questo :-). Quanto utile sia una questione di discussione.
Una resina epossidica agirà generalmente allo stesso modo di un morsetto o di una staffa o di un sistema di montaggio meccanico. Si attacca rigidamente il componente a un dispositivo o PCB ecc. Le gomme siliconiche tipiche non sono affatto "gelatinose" - si fissano su una gomma rigida - tipicamente flessibile come una gomma a blocchi meno rigida - solida ma non concreta. La durezza di una formulazione di gomma non è intuitivamente correlata al modulo * ma i due sono abbastanza correlati da essere utili. Una scala appropriata per la durezza per le gomme è la scala di durezza "Shore A". Le gomme per auto sarebbero circa Shore A 70 - una gomma piuttosto rigida. Un tipico elastico sarebbe Shore A 25-30 - piuttosto elastico. Sono disponibili gomme siliconiche impostate su uno di questi due estremi, ma la maggior parte sarebbe intermedia, con una tendenza verso il lato rigido nella maggior parte dei casi.
Ora considera, se hai mai incontrato uno smorzatore di vibrazioni, una protezione antisismica, un montaggio antiurto, un montaggio automatico del motore, ... - quali caratteristiche meccaniche hanno? Di che tipo di materiali ti aspetteresti che fossero fatti?
Se un montaggio richiede una rigidità assoluta, non può tollerare alcun grado di flessione, deve essere montato solidamente senza alcun movimento rispetto al montaggio di qualsiasi tipo, quindi la gomma siliconica non è probabilmente il materiale di montaggio preferito.
Viceversa, se un certo grado di isolamento meccanico dalle vibrazioni, la capacità di resistere agli impatti e ai grandi movimenti o forze esterni distribuendo le forze coinvolte nello spazio e nel tempo, la minimizzazione della trasmissione delle vibrazioni mediante il trasferimento con perdita di energia vibrazionale, la libertà dalle fratture da stress e il degrado meccanico minimo con l'età è prezioso, quindi le gomme siliconiche saranno seri contendenti.
M Alin ha chiesto quale tipo di cose fosse più necessario incollare.
In genere questi sono
Oggetti pesanti che esercitano forti forze sotto impatto (possono condensatori, scatole batteria allentate, ...
PCB in slot, connettori per bordi, oggetti che possono raggiungere un "colpo di frusta" in caso di impatto eterno.
Articoli trattenuti esclusivamente o principalmente dall'adesivo.
In sostanza, gli oggetti che sono suscettibili di muoversi sotto impatto o vibrazione e di subire danni se lo fanno.
Ammortizzatori in gomma: le immagini sono collegamenti attivi
Wikipedia -
Durometro Shore Materiali dei macchinisti - Durezza
Shore A Confronto da Shore A a Shore D (sospetto!)
(* Una formula che collega approssimativamente Shore A al modulo di Young è riportata di seguito. È improbabile che sia utile in questo contesto.)
4 anni aggiunti:
D: Non capisco le tue dichiarazioni contraddittorie back-to-back "dovresti usare vincoli meccanici" adeguati "[...] correttamente eseguiti [l'adesivo] è un metodo di produzione legittimo". Gli adesivi sono fantastici, quando, come dici, è progettato per. Se vuoi iniziare con "tutto dovrebbe usare dadi e bulloni", ti indirizzerei a 3M i cui adesivi trattengono la superficie dell'edificio più alto del mondo.
A: Ho riletto o sfogliato quello che avevo scritto per vedere come si adattava insieme.
Concordo sul fatto che se prendi alcune delle affermazioni sia in semi-isolamento AND (booleano) a valore nominale assoluto, puoi vedere alcune contraddizioni. Se prendi sia la domanda originale che quello che ho scritto nel suo insieme, sembra ragionevolmente OK così com'è. Potrei cambiare qualche parola per eliminare alcune contraddizioni parziali, ma penso che chiunque sia in cerca di consigli sull'argomento che legge tutto otterrà un'ottima idea di ciò che sto dicendo [[Se ciò che sto dicendo è valido è un'altra domanda :-)]].
Noto che noto che gli SR di buona qualità (gomme siliconiche) "dureranno più di 20 anni) e che sono utili in questo ruolo. E mi sento a mio agio con l'idea che un foglio di materiale" adeguatamente "progettato" correttamente applicato ( come il vetro) può essere "sicuro" dall'adesivo per la durata di progettazione di un edificio quando tutte le ipotesi risultano valide.
Ma, so anche di lastre di vetro che sono "appena caduti" edifici e qui (New ealand) un uomo ha trovato la morte quando ha appoggiato su un adesivo mantenuto tutta altezza piano finestra-pannello che poi cadde :-(.
Es "Progettazione corretta" e "applicazione corretta" e "ipotesi valide" sono o dovrebbero rientrare nelle capacità dei progettisti professionisti - e talvolta sbagliano.
Le persone che "progettano" sistemi di fissaggio con risorse e capacità minori possono in generale essere molto più sicure su "farlo bene" con dispositivi di fissaggio meccanici piuttosto che con adesivi.
Sono stato coinvolto nell'uso del fissaggio adesivo su forse 500.000 prodotti realizzati in un certo numero di fabbriche (cinesi) per diversi anni. Le lezioni e le esperienze sono state illuminanti :-).
Sì, gli adesivi hanno il loro posto.
Sì, li uso.
E sì, sono SEMPRE diffidente e consapevole di ciò che potrebbe accadere.
Ai miei tempi nell'industria aerospaziale, piccoli componenti che erano montati "sostanzialmente" piatti contro il PCB (ovvero resistori assiali a foro passante, diodi, circuiti integrati DIP ecc.) Non richiedevano alcun trattamento speciale, allo stesso modo i componenti SMD. Componenti più grandi come condensatori radiali e componenti montati orgogliosi del PCB (transistor ecc.) Sono stati fissati in posizione con adesivo in resina epossidica. La gomma siliconica (RTV) è stata utilizzata solo per fissare viti a testa cilindrica preimpostate poiché è flessibile e non offre molta protezione contro le vibrazioni.
I PCB sono stati fissati al telaio mediante supporti antivibranti (gomma nitrilica ecc.). I rivestimenti conformi probabilmente fornivano anche una leggera protezione aggiuntiva.
I piccoli SMD probabilmente non necessitano di un fissaggio meccanico, poiché difficilmente esercitano una forza sulla saldatura grazie al loro peso ridotto, spesso milligrammi. (Una resistenza chip a film sottile 0402 pesa esattamente 1mg.)
Per i componenti più grandi, come i grandi elettrolitici, non userei una colla che rimanga elastica . Questo tipo di colla consente ancora alla parte di vibrare, anche se con un'ampiezza inferiore. Anche a queste ampiezze inferiori per lungo tempo possono causare la rottura delle saldature a causa del creep .
Il creep può anche verificarsi con un fissaggio non elastico, se la saldatura sarebbe sotto stress quando la colla si asciuga, ma questo non è così grave come lo stress causato dalle vibrazioni.
in generale, la maggior parte dei dispositivi ha una tensione superficiale sufficiente sulla saldatura per mantenere i componenti in posizione anche a temperature elevate e forti vibrazioni. Più a rischio sarebbero i componenti pesanti e di grandi dimensioni. se si dispone di grandi condensatori elettrolitici SMD, li renderei passanti, insieme a tutti i connettori.
L'unico uso della colla nel lavoro SMD che mi viene in mente è usarlo per evitare che i componenti cadano durante il riflusso del forno.