Selando o pacote:envasamento e a fita plana em interruptores e relés

Mais maneiras de criar uma vedação hermética em dispositivos eletrônicos

Da última vez, falamos sobre a importância de obter uma vedação de vidro para metal à prova de vácuo em produtos eletrônicos. Da mesma forma, um método conhecido como encapsulamento (também chamado de encapsulamento) é frequentemente usado na fabricação para criar um pacote hermeticamente selado para dispositivos de comutação eletrônica, incluindo a fita plana em semicondutores usados ​​em relés de estado sólido.

O que é envasamento?

No envasamento, uma peça ou conjunto eletrônico é completamente envolto em um composto sólido ou gelatinoso, tanto para fornecer resistência a choques e vibrações, quanto para impedir a entrada de poeira e outros contaminantes, bem como umidade e agentes corrosivos. O método geralmente envolve uma parte eletrônica sendo imersa ou injetada com um dielétrico líquido, como silicone, epóxi ou uretano, e depois curada. Para envasamento sem vazios, um produto pode ser colocado em uma câmara de vácuo enquanto a resina ainda está líquida; o vácuo é puxado e mantido para extrair o ar das cavidades internas e da resina, então liberado para que a pressão atmosférica desmorone os vazios e force a resina líquida a entrar em muitos cantos e recantos.

O encapsulamento dielétrico é amplamente utilizado para desempenho eletrônico e para proteger componentes eletrônicos de estado sólido contra danos ambientais e mecânicos; como um bônus adicional, o envasamento geralmente também fornece a estrutura que mantém uma montagem unida.

Fita plana e semicondutores:o poder por trás dos relés de estado sólido

Muitas das aplicações de comutação de hoje empregam um relé de estado sólido (SSR) para controlar e completar os circuitos de energia - usando um dispositivo semicondutor de energia em uma fita plana para comutar correntes de até cerca de 100 amperes. SSRs são mais rápidos que relés eletromecânicos; além disso, como não há peças móveis para desgaste e nenhum contato para cavar ou acumular carbono, os SSRs têm uma vida útil mais longa e uma resistência de saída constante, independentemente da quantidade de uso.

Os semicondutores de potência são compostos de dispositivos individuais e discretos ou, muitas vezes, circuitos integrados dispostos em uma fita plana e usados ​​como interruptor ou retificador para aplicações de alta corrente ou alta tensão, como uma fonte de alimentação comutada. Alguns dispositivos de alimentação comuns incluem o diodo de potência, tiristor, MOSFET e transistor bipolar de porta isolada (IGBT).

Dissipadores de calor e remoção de calor de semicondutores

Como os semicondutores não funcionam bem em temperaturas elevadas, os dispositivos de energia nos SSRs exigem dissipadores de calor para remover o calor gerado por altas temperaturas e ciclos térmicos. A embalagem fornece um meio para remover o calor de um dispositivo semicondutor, conduzindo o calor para o ambiente externo. Conectar um dispositivo de energia a um dissipador de calor também remove o calor causado por perdas de operação. Além disso, a embalagem ajuda a tornar os dispositivos semicondutores menos sensíveis a fatores como choque mecânico, vibração, umidade e campos magnéticos externos.

O envasamento é frequentemente usado para criar o pacote para componentes semicondutores, incluindo aqueles que usam fita plana. A embalagem hermética também pode ser realizada posicionando uma matriz semicondutora na cavidade de uma embalagem e puxando um vácuo. A embalagem é então selada com uma tampa de cerâmica ou metal.

Tal como acontece com uma vedação de vidro para metal, é importante certificar-se de que a expansão térmica do material de embalagem é compatível com a do dispositivo semicondutor de silício. Da mesma forma, é crucial garantir que a fita plana não tenha rachaduras, rachaduras ou outras condições de superfície que possam comprometer a integridade da embalagem selada. A inspeção visual cuidadosa junto com o teste de correntes parasitas (ECT) pode ser realizada na fita plana para garantir que ela esteja livre de falhas de superfície e subsuperfície. (Você pode ler mais sobre ECT em nosso blog anterior – ou melhor ainda, ligue para a Metal Cutting Corporation!)

Além disso, onde a resina de envasamento é injetada diretamente no componente eletrônico, é importante certificar-se de que o equipamento de fabricação de precisão esteja programado corretamente para fornecer a proporção adequada de material e formar um pacote hermético sem danificar o delicado dispositivo semicondutor dentro .

Selar o envelope em interruptores de mercúrio

Outro dispositivo eletrônico que é comumente envasado é o interruptor de mercúrio. Como o nome indica, os interruptores de mercúrio usam uma pequena quantidade de mercúrio líquido para abrir e fechar um circuito elétrico. Como até mesmo uma gota de mercúrio é muito sensível à gravidade, o mercúrio fornece uma função de detecção exclusiva para mecanismos de comutação simples e de baixa força.

As chaves de mercúrio consistem em um ou mais conjuntos de contatos elétricos em um invólucro de vidro selado que contém uma gota de mercúrio; o envelope também pode conter ar, um gás inerte ou vácuo. Os interruptores de mercúrio completam ou interrompem um circuito quando o interruptor é inclinado, fazendo com que o mercúrio toque ou se afaste de um conjunto de contatos. A chave pode conter vários conjuntos de contatos, fechando diferentes conjuntos em diferentes ângulos para detectar o movimento em várias direções.

Como o mercúrio é um metal tóxico cujo uso e descarte são rigidamente regulamentados, muitas aplicações anteriores para interruptores de mercúrio foram substituídas ao longo dos anos. Por exemplo, seu uso em carros novos – para coisas como controles de iluminação e sistemas de frenagem antibloqueio – foi descontinuado nos EUA há mais de uma década. No entanto, os interruptores de mercúrio ainda desempenham um papel valioso em dispositivos de segurança, como interruptores de inclinação usados ​​para avisos de capotamento ou tombamento em equipamentos de construção. Em aeronaves, indicadores de atitude acionados eletricamente (também conhecidos como horizontes artificiais) ainda usam interruptores de mercúrio para manter o eixo do giroscópio na vertical. Os interruptores Mercury também são usados ​​como alarmes de inclinação em algumas máquinas de venda automática, ativando um interruptor para soar um alarme se a máquina for balançada ou inclinada.

O resultado final hermético

Quer estejamos falando sobre a ligação vidro ao metal em uma lâmpada, o encapsulamento de um semicondutor construído com fita plana em um relé de estado sólido ou o envelope em interruptores de mercúrio, é fundamental garantir que a vedação seja hermética . Trabalhar com os parceiros certos ajuda a garantir que componentes eletrônicos críticos e processos como esses sejam testados ao longo da cadeia de suprimentos, para produzir os resultados finais desejados.

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