Je souhaite protéger les composants montés sur le circuit imprimé des vibrations. Quel type de colle / substance devrais-je utiliser? Quels sont les composants les plus sujets aux pannes dues aux vibrations?
Ma préférence:
Caoutchouc de silicone à polymérisation neutre en tant qu’agent anti-vibration et d’étanchéité à long terme. Attendez-vous à plus de 20 ans d'existence.
Si l'emplacement mécanique initial est requis, utilisez de la colle chaude (colle thermofusible) uniquement pour maintenir les objets en place pendant le durcissement du caoutchouc de silicone. [La colle chaude est une solution à long terme totalement insatisfaisante !!!].
Détails:
Pour assurer la longévité à long terme, tout élément nécessitant une résistance mécanique supérieure à celle fournie par les connexions à braser doit utiliser des dispositifs de retenue mécaniques «appropriés» tels que supports, fixations, etc.
Cependant , dans de nombreux produits de consommation, les articles mécaniques plus volumineux sont "maintenus en place" ou supportés mécaniquement par un adhésif. Correctement effectuée, cette méthode de fabrication est légitime, même si elle est parfois mal vue par les concepteurs "appropriés".
Solution asiatique: la méthode la plus courante dans les produits asiatiques est une colle blanche qui prend une finition blanche dure en céramique. Il possède de bonnes capacités de liaison initiale et de la force, est rapide et échoue lamentablement dans une période de quelques mois à un an environ.
Solution occidentale: la méthode occidentale la plus courante est la colle à chaud ou la colle à chaud. Il possède de bonnes capacités de liaison initiales, une résistance raisonnable, des ensembles dans le délai de refroidissement (des dizaines de secondes à quelques minutes en fonction de la quantité et de la conduction thermique) et échoue lamentablement en quelques mois à un an environ. Les gens l'utilisent encore et disent à quel point c'est bon.
Une excellente solution: Une excellente solution est le caoutchouc de silicone à polymérisation neutre. Il a de bonnes capacités de liaison une fois définies - celles-ci varient en fonction des matériaux, mais des apprêts ou des variantes spéciales sont disponibles pour les matériaux difficiles. Il a une résistance raisonnable mais un faible module (un peu extensible), il résiste donc parfaitement aux vibrations et aux chocs. Le temps de prise peut aller de quelques minutes à plusieurs heures, généralement plus long que court. Une fois défini, il durera généralement 20+ années. Les longs temps de prise ne sont pas un problème tant que l'adhésif n'est pasutilisé pour maintenir les objets en position mais pour ajouter une résistance aux vibrations à long terme. La plupart des caoutchoucs de silicone ne couleront pas pendant le durcissement, le temps de durcissement n'a donc pas d'importance, sauf que la surface sera collante au début. Le "skin over" se produit généralement en 10 à 20 minutes. La mise en place est obtenue par l'action de l'humidité atmosphérique, une humidité trop basse entraîne des temps de prise plus longs. Le taux de réglage complet dépend de l'épaisseur de l'eau, des taux d'environ 3 mm de profondeur par 24 heures étant typiques.
Une excellente combinaison lorsque la rétention ou la localisation mécanique à l'aide de l'adhésif est requise consiste à utiliser une "goutte" de colle thermofusible pour maintenir les choses en place au début, puis à utiliser du caoutchouc de silicone comme agent de liaison et antivibratoire à long terme.
En plus de leur excellent faible module et de leur longue durée de vie, les SR sont d'excellents agents d'étanchéité et d'étanchéité. Cependant, ils ne sont pas des agents d'étanchéité à la vapeur d'eau - la vapeur d'eau traversera le SR avec le temps - l'eau liquide ne le sera pas. Donc, ils "respirent" - ce qui peut être bon ou mauvais en fonction de l'application.
Notez que le caoutchouc de silicone utilisé DOIT être un durcissement neutre lorsque des composants électroniques ou sensibles à la corrosion sont utilisés. "Normal" SR résiste à l'acide et libère de l'acide acétique pendant la prise (sent le vinaigre). Ceci n'est "pas trop grave" dans de nombreux cas, mais peut provoquer une corrosion dans des applications sensibles.
Les caoutchoucs de silicone à polymérisation neutre sont largement disponibles et ne coûtent que peu, voire pas du tout. La plupart traitent et libèrent des oxèmes et de l'alcool méthylique. Le premier peut provoquer la corrosion du cuivre nu. Le traitement Oxeme ne convient pas au polycarbonate - utilisez le traitement alcool.
Les SR neutres sont un peu plus onéreux que guérir à l'alcool et libèrent de l'alcool méthylique à la prise. Une manipulation sensée est suffisante. Ventilez bien si vous utilisez kg à la fois :-).
Dow Corning propose une large gamme de SR disponibles dans la plupart des pays et disposant de nombreuses données techniques. [Aucune association avec Dow Corning à part d'être un client satisfait].
Il existe de nombreux autres adhésifs que mon travail pour vous. Les colles cyanoacrylates à prise rapide (super-colle, colle d'éléphant) risquent de rayer les surfaces dans certaines applications et se décolleront avec le temps sur certaines surfaces. Les colles de latex et de contact ont un faible module et peuvent être utiles. Les solvants ont tendance à être utilisés, ce qui peut avoir des effets néfastes. D'autres existent, mais j'ai trouvé que le caoutchouc de silicone était le meilleur dans l'ensemble.
- Caoutchouc silicone contre résine époxy:
Je n'ai pas mentionné la résine époxy (ER), et Mike l'a recommandée de préférence au caoutchouc de silicone (SR). Les résines époxy sont certainement très utiles. Ils sont disponibles avec des "durées de vie en pot (temps utilisable avant réglage) de moins d’une minute à quelques heures, et un temps de durcissement complet d’une heure environ à un jour ou à peu près. Les températures élevées augmentent le taux de durcissement et réduisent la durée de vie en pot. 2 pots "- deux composants différents sont mélangés juste avant l'utilisation. Les SR sont également disponibles en deux parties, généralement avec des temps de prise rapides (minutes à 10 minutes - peuvent être plus longs par conception).
Un facteur que j'ai cité comme avantage, Mike a cité comme inconvénient. Nous avons tous les deux raison (et les deux ont tort? :-)) et il est important de comprendre pourquoi.
Le facteur est "module". Le module (plus précisément le "module élastique") est le rapport contrainte / déformation - la quantité de déformation subie par force appliquée. Il existe différentes mesures de module, concernant principalement les aspects directionnels des forces et des déformations. Quelques détails supplémentaires dans cet article Wikipedia sur le module d'élasticité. .
Les caoutchoucs de silicone ont un "faible module" - bien que les valeurs réelles puissent varier considérablement par leur conception, celles normalement rencontrées seront "sensiblement" plus "élastiques" que les résines époxydes typiques. Mike et moi sommes d'accord sur ce point :-). un sujet de discussion.
Une résine époxy agira généralement de la même manière qu'une pince ou un support ou un système de montage mécanique. Il attache de manière rigide le composant à un support ou à une carte de circuit imprimé, etc. Les caoutchoucs de silicone typiques ne sont en aucun cas "semblables à de la gelée" - ils sont fixés sur un caoutchouc rigide - généralement aussi souples que des gommes moins que des blocs rigides - solides mais non concrètes. La dureté d'une formulation de caoutchouc n'est pas liée intuitivement au module *, mais les deux sont suffisamment liés pour être utiles. L'échelle de dureté "Shore A" est une échelle appropriée pour la dureté des caoutchoucs. Les pneus de voiture seraient à propos de Shore A 70 - un caoutchouc plutôt rigide. Un élastique typique serait le Shore A 25-30 - plutôt extensible. Des caoutchoucs de silicone sont disponibles pour régler l'un ou l'autre de ces extrêmes, mais la plupart seraient intermédiaires, avec une tendance au côté raide dans la plupart des cas.
Considérons maintenant, si vous avez déjà rencontré un amortisseur de vibrations, une protection antisismique, un montage antichoc, un montage automatique du moteur, ... Quelles sont leurs caractéristiques mécaniques? De quel type de matériaux vous attendez-vous?
Si un montage requiert une rigidité absolue, ne peut tolérer aucun degré de flexion, doit être monté solidement, sans aucun mouvement par rapport au montage, alors le caoutchouc de silicone n'est probablement pas le matériau de montage de choix.
Inversement, si un degré d’isolement mécanique vis-à-vis des vibrations, la capacité de résister aux chocs et aux mouvements ou forces externes importants en répartissant les forces en jeu dans l’espace et le temps, la minimisation de la transmission des vibrations par le transfert avec perte d’énergie vibratoire, une dégradation mécanique minime avec l'âge est précieuse, alors les caoutchoucs de silicone seront des prétendants sérieux.
M. Alin a demandé quel genre de choses devait être collée.
Ce sont généralement
Objets lourds qui exercent des forces importantes sous l’impact (condensateurs, boîtes de batterie desserrées, etc.)
Les cartes dans les fentes, les connecteurs de bord, les objets qui peuvent atteindre le "coup du lapin" sous un impact éternel.
Articles conservés uniquement ou principalement par l'adhésif.
Essentiellement, les objets susceptibles de se déplacer sous l’impact ou les vibrations et de subir des dommages s’ils le font.
Amortisseurs en caoutchouc - les images sont des liens dynamiques
Wikipedia -
Matériaux pour machiniste de duromètre Shore - Comparaison de dureté
Shore A et Shore D (suspect!)
(* Une formule qui relie approximativement Shore A au module de Young est donnée ci-dessous. Peu utile dans ce contexte.)
Ajouté 4 ans sur:
Q: Je ne comprends pas vos déclarations contradictoires dos à dos "il faudrait utiliser des moyens de contention mécaniques" appropriés "[...]. Le fait de le faire correctement [adhésif] est une méthode de fabrication légitime". Les adhésifs sont fantastiques, quand, comme vous le dites, ils sont conçus pour. Si vous souhaitez commencer avec "tout devrait utiliser des écrous et des boulons", je vous indiquerais 3M dont les adhésifs retiennent la surface du plus haut bâtiment du monde.
R: J'ai relu ou écrémé ce que j'avais écrit pour voir comment cela s'harmonise.
Je conviens que si vous prenez certaines des déclarations à la fois en semi-isolement ET (booléen) à la valeur faciale absolue, vous constaterez une contradiction. Si vous prenez à la fois la question initiale et ce que j'ai écrit dans son ensemble, cela semble tout à fait convenable. Je pourrais changer quelques mots pour éliminer quelques contradictions partielles, mais je pense que ceux qui recherchent des conseils sur le sujet et qui les lisent tout auront une très bonne idée de ce que je dis. :-)]].
Je note que je remarque que les SR de bonne qualité (caoutchoucs de silicone) dureront plus de 20 ans) et qu’ils sont utiles dans ce rôle. tels que le verre) peuvent être maintenus «en toute sécurité» par un adhésif pendant la durée de vie d'un bâtiment lorsque toutes les hypothèses s'avèrent valables.
Mais, je sais également des vitres qui ont « juste tombées » bâtiments et ici (New Ealand) un homme est tombé à sa mort quand il se penchait sur un adhésif conservé vitre pleine hauteur de plancher qui puis est tombé :-(.
C. -à- Une "conception correcte", une "application correcte" et des "hypothèses valides" sont ou devraient faire partie des capacités des concepteurs professionnels - et même ils se trompent parfois.
Les personnes "concevant" des systèmes de fixation avec des ressources et des capacités moindres peuvent en général être beaucoup plus sûres de "bien faire les choses" avec des attaches mécaniques plutôt qu'avec des adhésifs.
J'ai été impliqué dans l'utilisation de la fixation adhésive sur peut-être 500 000 produits fabriqués dans un certain nombre d'usines (chinoises) pendant plusieurs années. Les leçons et les expériences ont été enrichissantes :-).
Oui, les adhésifs ont leur place.
Oui, je les utilise.
Et, oui, je suis TOUJOURS méfiant et conscient de ce qui peut arriver.
À l'époque où je travaillais dans l'industrie aérospatiale, les petits composants montés "sensiblement" à plat sur le circuit imprimé (résistances axiales traversantes, diodes, circuits DIP, etc.) ne nécessitaient aucun traitement spécial, pas plus que les composants CMS. Les composants plus gros tels que les condensateurs radiaux et les composants montés fièrement sur la carte (transistors, etc.) ont été fixés en place avec un adhésif à base de résine époxy. Le caoutchouc de silicone (RTV) n’a été utilisé que pour fixer des vis à pot préréglées, car il est pliable et ne procure pas beaucoup de protection contre les contraintes de vibration.
Les circuits imprimés ont été fixés au châssis à l’aide de supports antivibrations (caoutchouc nitrile, etc.). Les revêtements conformes ont probablement également fourni une légère protection supplémentaire.
la source
Les petits SMD n’ont probablement pas besoin de fixation mécanique, car ils n’exercent guère de force de soudure grâce à leur faible poids, souvent des milligrammes. (Une résistance de puce à couche mince 0402 pèse exactement 1 mg.)
Pour les gros composants, comme les gros électrolytiques, je n’utiliserais pas de colle qui reste élastique . Ce type de colle permet toujours à la pièce de vibrer, mais avec une amplitude inférieure. Même à ces faibles amplitudes sur une longue période, les soudures risquent de se rompre en raison du fluage .
Un fluage peut également se produire avec une fixation non élastique, si la soudure est soumise à des contraintes lorsque la colle sèche, mais cela n’est pas aussi grave que les contraintes dues aux vibrations.
la source
En règle générale, la plupart des appareils ont une tension de surface sur la brasure suffisante pour maintenir les composants en place, même à des températures élevées et à de fortes vibrations. Les composants les plus lourds et les plus gros sont les plus exposés. Si vous avez de gros condensateurs électrolytiques SMD, je les ferais traverser des trous, ainsi que des connecteurs.
La seule utilisation de la colle dans le travail SMD auquel je peux penser est de l’utiliser pour empêcher les composants de tomber pendant le reflux du four.
la source