Sceller l'emballage :empotage et ruban plat dans les commutateurs et les relais

Plus de façons de créer un joint étanche à l'air dans les appareils électroniques

La dernière fois, nous avons parlé de l'importance d'obtenir un joint verre-métal étanche au vide dans les produits électroniques. De même, une méthode connue sous le nom d'enrobage (également appelée encapsulation) est souvent utilisée dans la fabrication pour créer un boîtier hermétiquement scellé pour les dispositifs de commutation électroniques, y compris le ruban plat dans les semi-conducteurs utilisés dans les relais à semi-conducteurs.

Qu'est-ce que l'empotage ?

Lors de l'enrobage, une pièce ou un assemblage électronique est complètement enfermé dans un composé solide ou gélatineux, à la fois pour fournir une résistance aux chocs et aux vibrations, et pour empêcher la poussière et d'autres contaminants, ainsi que l'humidité et les agents corrosifs. Le procédé implique généralement qu'une pièce électronique soit immergée ou injectée avec un diélectrique liquide, tel que du silicone, de l'époxy ou de l'uréthane, puis durcie. Pour un enrobage sans vide, un produit peut être placé dans une chambre à vide alors que la résine est encore liquide; le vide est tiré et maintenu pour extraire l'air des cavités internes et de la résine, puis relâché de sorte que la pression atmosphérique effondre les vides et force la résine liquide dans les moindres recoins.

L'enrobage diélectrique est largement utilisé pour les performances électroniques et pour protéger les composants électroniques à semi-conducteurs contre les dommages environnementaux et mécaniques; en prime, l'empotage fournit souvent la structure qui maintient un assemblage ensemble.

Ruban plat et semi-conducteurs :la puissance des relais statiques

De nombreuses applications de commutation d'aujourd'hui utilisent un relais à semi-conducteurs (SSR) pour contrôler et compléter les circuits de puissance - en utilisant un dispositif à semi-conducteur de puissance sur un ruban plat pour commuter des courants jusqu'à environ 100 ampères. Les relais statiques sont plus rapides que les relais électromécaniques ; de plus, comme il n'y a pas de pièces mobiles susceptibles de s'user et pas de contacts pouvant creuser ou accumuler du carbone, les relais statiques ont une durée de vie plus longue et une résistance de sortie constante quelle que soit la quantité d'utilisation.

Les semi-conducteurs de puissance sont constitués de dispositifs individuels discrets ou, souvent, de circuits intégrés disposés sur un ruban plat et utilisés comme interrupteur ou redresseur pour les applications à courant élevé ou haute tension, telles qu'une alimentation à découpage. Certains dispositifs d'alimentation courants incluent la diode de puissance, le thyristor, le MOSFET et le transistor bipolaire à grille isolée (IGBT).

Dissipateurs de chaleur et évacuation de la chaleur des semi-conducteurs

Étant donné que les semi-conducteurs ne fonctionnent pas bien à des températures élevées, les dispositifs d'alimentation des relais statiques nécessitent des dissipateurs de chaleur pour éliminer la chaleur générée par les températures élevées et les cycles thermiques. L'emballage fournit un moyen pour évacuer la chaleur d'un dispositif à semi-conducteur, en conduisant la chaleur vers l'environnement extérieur. La connexion d'un dispositif d'alimentation à un dissipateur thermique élimine également la chaleur causée par les pertes de fonctionnement. De plus, l'emballage contribue à rendre les semi-conducteurs moins sensibles à des facteurs tels que les chocs mécaniques, les vibrations, l'humidité et les champs magnétiques externes.

L'empotage est souvent utilisé pour créer le boîtier des composants semi-conducteurs, y compris ceux utilisant un ruban plat. Le conditionnement hermétique peut également être réalisé en positionnant une puce semi-conductrice dans la cavité d'un boîtier et en créant un vide. L'emballage est ensuite scellé avec un capuchon en céramique ou en métal.

Comme pour un joint verre-métal, il est important de s'assurer que la dilatation thermique du matériau d'emballage est compatible avec celle du dispositif semi-conducteur au silicium. De même, il est crucial de s'assurer que le ruban plat ne présente pas de fissures, de fissures ou d'autres conditions de surface qui pourraient compromettre l'intégrité de l'emballage scellé. Une inspection visuelle minutieuse ainsi qu'un test par courants de Foucault (ECT) peuvent être effectués sur le ruban plat pour s'assurer qu'il est exempt de défauts de surface et de sous-surface. (Vous pouvez en savoir plus sur ECT dans notre blog précédent - ou mieux encore, appelez Metal Cutting Corporation !)

De plus, lorsque la résine d'enrobage est injectée directement dans le composant électronique, il est important de s'assurer que l'équipement de fabrication de précision est correctement programmé pour fournir le bon rapport de matériau et former un boîtier étanche à l'air sans endommager le dispositif semi-conducteur délicat à l'intérieur. .

Sceller l'enveloppe des interrupteurs à mercure

Un autre appareil électronique qui est couramment mis en pot est l'interrupteur à mercure. Comme leur nom l'indique, les interrupteurs à mercure utilisent une petite quantité de mercure liquide pour ouvrir et fermer un circuit électrique. Étant donné que même une goutte de mercure est très sensible à la gravité, le mercure fournit une fonction de détection unique pour des mécanismes de commutation simples et à faible force.

Les interrupteurs au mercure consistent en un ou plusieurs ensembles de contacts électriques dans une enveloppe en verre scellée qui contient un cordon de mercure; l'enveloppe peut également contenir de l'air, un gaz inerte ou du vide. Les interrupteurs à mercure complètent ou coupent un circuit lorsque l'interrupteur est incliné, ce qui fait que le mercure touche ou s'éloigne d'un ensemble de contacts. Le commutateur peut contenir plusieurs ensembles de contacts, fermant différents ensembles à différents angles pour détecter le mouvement dans différentes directions.

Étant donné que le mercure est un métal toxique dont l'utilisation et l'élimination sont strictement réglementées, de nombreuses anciennes applications des interrupteurs au mercure ont été remplacées au fil des ans. Par exemple, leur utilisation dans les voitures neuves - pour des éléments tels que les commandes d'éclairage et les systèmes de freinage antiblocage - a été interrompue aux États-Unis il y a plus de dix ans. Cependant, les interrupteurs à mercure jouent toujours un rôle précieux dans les dispositifs de sécurité tels que les interrupteurs à bascule utilisés pour les avertissements de renversement ou de basculement dans les équipements de construction. Dans les avions, les indicateurs d'attitude à commande électrique (aka, horizons artificiels) utilisent toujours des interrupteurs à mercure pour maintenir l'axe du gyroscope vertical. Les interrupteurs à mercure sont également utilisés comme alarmes d'inclinaison dans certains distributeurs automatiques, activant un interrupteur pour déclencher une alarme si la machine est secouée ou inclinée.

La ligne de fond étanche

Qu'il s'agisse de la liaison verre-métal dans une ampoule, du boîtier en pot d'un semi-conducteur construit avec un ruban plat dans un relais à semi-conducteurs ou de l'enveloppe des interrupteurs à mercure, il est essentiel de s'assurer que le joint est étanche à l'air . Travailler avec les bons partenaires permet de s'assurer que les composants électroniques critiques et les processus comme ceux-ci sont testés tout au long de la chaîne d'approvisionnement, pour produire les résultats finaux souhaités.

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