Przetwarzanie gumy silikonowej dla przemysłu elektronicznego

By Mike Chen, Dyrektor Produkcji | Ponad 12 lat doświadczenia w produkcji gumy |LinkedIn

Najważniejsze wnioski

• Kauczuk silikonowy stosowany w elektronice wymaga tolerancji obróbki wynoszącej ±0,1 mm w przypadku uszczelek i uszczelnień oraz zgodności z normą trudnopalności UL 94 V-0 w przypadku wewnętrznych podzespołów elektronicznych.
• Precyzyjne maszyny do cięcia silikonu ze sterowaniem serwomotorem osiągają dokładność posuwu ±0,1 mm przy prędkościach cięcia do 120 noży na minutę w produkcji części elektronicznych.
• Niska wytrzymałość silikonu na rozrywanie utrudnia mechaniczne usuwanie wypływek; w przypadku silikonowych elementów elektronicznych z cienkimi wypływkami o grubości poniżej 0,3 mm preferowaną metodą jest kriogeniczne usuwanie wypływek w temperaturze od -100°C do -130°C.
• Trójstopniowy proces czyszczenia i suszenia usuwa środki antyadhezyjne i zanieczyszczenia cząsteczkowe zanim silikonowe części elektroniczne trafią do montażu lub pakowania.

Krótka odpowiedź:Przetwarzanie gumy silikonowej w przemyśle elektronicznym obejmuje precyzyjne cięcie arkuszy silikonowych na uszczelki i uszczelnienia, usuwanie wypływek z formowanych silikonowych elementów elektronicznych, czyszczenie w celu usunięcia środków antyadhezyjnych i zanieczyszczeń cząsteczkowych oraz kontrolowane utwardzanie w celu uzyskania określonych właściwości fizycznych. Ponieważ obudowy elektroniczne i elementy uszczelniające wymagają tolerancji wymiarowych w zakresie ±0,1 mm i czystości powierzchni odpowiedniej do pomieszczeń czystych, zautomatyzowane urządzenia przetwórcze ze sterowaniem serwomotorami, programowaniem PLC i wieloetapowymi systemami czyszczącymi są standardem w produkcji silikonu klasy elektronicznej.

Kauczuk silikonowy jest stosowany w elektronice ze względu na swoją stabilność termiczną, właściwości izolacyjne i odporność na degradację środowiskową. Do najważniejszych zastosowań należą membrany klawiatur, uszczelki złączy, uszczelki EMI, uszczelki ramek wyświetlaczy, uszczelki komór baterii oraz osłony ochronne przełączników i czujników. Każde zastosowanie narzuca specyficzne wymagania procesowe, które różnią się od ogólnego formowania silikonowego ze względu na ścisłe tolerancje i standardy czystości wymagane w montażu elektronicznym.

Ponieważ kauczuk silikonowy ma temperaturę zeszklenia bliską -120°C i charakteryzuje się niską wytrzymałością na rozdarcie w porównaniu z innymi elastomerami, jego obróbka wymaga sprzętu i parametrów dostosowanych do tych właściwości fizycznych. Niniejszy artykuł omawia główne etapy obróbki – cięcie, usuwanie rąbków, czyszczenie i weryfikację jakości – elementów z kauczuku silikonowego stosowanych w produktach elektronicznych.

Zastosowania gumy silikonowej w elektronice: wymagania dotyczące przetwarzania

Elementy z gumy silikonowej w produktach elektronicznych dzielą się na trzy kategorie pod względem złożoności przetwarzania. Uszczelki i uszczelnienia są zazwyczaj wycinane metodą wykrawania lub cięcia z kalandrowanych arkuszy silikonowych o grubości od 0,5 mm do 5,0 mm.ASTM D2000klasyfikacja wyrobów gumowych, uszczelki silikonowe do elektroniki są zwykle określane w oznaczeniach liniowych, takich jak 2GE705, wraz z wymaganiami dotyczącymi twardości, wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia właściwymi dla danego zastosowania.

Formowane elementy silikonowe — klawiatury, osłony i niestandardowe obudowy — są produkowane metodą kompresji lub wtrysku ciekłego kauczuku silikonowego (LSR). Elementy te wymagają usunięcia nadlewek po uformowaniu, a cienka nadlewka typowa dla formowania LSR wymaga kriogenicznego lub precyzyjnego mechanicznego usuwania nadlewek. Trzecia kategoria, silikonowe masy uszczelniające i masy zalewowe, są nakładane w postaci ciekłej i utwardzane na miejscu bez obróbki mechanicznej.

Normy UL 94 i IEC 60068 odnoszą się do wymagań dotyczących ognioodporności i badań środowiskowych w zastosowaniach elektronicznych.

Precyzyjne cięcie silikonu do podzespołów elektronicznych

Tenmaszyna do cięcia silikonuMaszyna Xiamen Xingchangjia została zaprojektowana do obróbki arkuszy i rolek silikonowych do precyzyjnych wymiarów wymaganych do produkcji uszczelek i uszczelnień elektronicznych. Napęd serwosilnika i sterowanie PLC z ekranem dotykowym umożliwiają programowalne wzory cięcia z regulacją głębokości i wyboru ostrza, a także obróbkę arkuszy silikonowych, rurek i niestandardowych kształtów.

W przypadku produkcji części elektronicznych z silikonu w większych ilościach,w pełni automatyczna maszyna do cięcia silikonuOferuje ciągłą pracę z automatycznym układaniem. Najważniejsze parametry obejmują regulowaną szerokość krojenia od zera w górę, długość ostrza 550 mm, grubość krojenia od 0 do 10 mm oraz prędkość krojenia do 120 noży na minutę. Maszyna wykorzystuje siłownik pneumatyczny do dociskania materiału, a nacisk jest automatycznie dostosowywany do jego grubości, eliminując ręczną regulację sprężyny, która była stosowana w starszych urządzeniach. System sterowany PLC monitoruje podawanie materiału, zliczanie produktów i układanie w stosy, generując alarmy w przypadku braku materiału i zapełnienia stosu.

Nacinanie metodą „kiss cutting” – czyli przecinanie warstwy silikonowej, ale bez folii zabezpieczającej – to standardowa metoda produkcji uszczelek silikonowych z klejem, stosowanych w obudowach elektronicznych. Dokładność podawania serwosilnika wynosząca ±0,1 mm ma kluczowe znaczenie dla zachowania spójności wymiarowej tysięcy części w jednej partii.

Usuwanie zadziorów z elementów elektronicznych z gumy silikonowej

Właściwości fizyczne silikonu stwarzają wyjątkowe wyzwania w zakresie usuwania wypływek. Ze względu na niską wytrzymałość na rozdarcie i wysoką elastyczność gumy silikonowej, cienkie wypływki formowe ulegają wygięciu, a nie pęknięciu pod wpływem ścierania mechanicznego. W przypadku silikonowych elementów elektronicznych o grubości wypływki poniżej 0,3 mm, mechaniczne usuwanie wypływek grozi rozerwaniem materiału bazowego w miejscu styku wypływki. Kriogeniczne usuwanie wypływek w temperaturze od -100°C do -130°C z użyciem ciekłego azotu selektywnie zmniejsza kruchość cienkich wypływek, zachowując jednocześnie integralność strukturalną korpusu silikonowego, umożliwiając czyste usunięcie wypływek bez uszkodzenia powierzchni.

W przypadku części silikonowych o grubszej wypływce powyżej 0,3 mm lub o prostej geometrii linii podziału, mechaniczne usuwanie wypływki można przeprowadzić przy użyciu miękkich mediów i zmniejszonej prędkości bębnowania.Mechaniczna maszyna do usuwania wypływek XCJ-G600przetwarza części silikonowe w zakresie średnic od 3 mm do 100 mm po dostosowaniu parametrów, jednak przed rozpoczęciem produkcji zaleca się wykonanie partii próbnych w celu sprawdzenia jakości powierzchni.

Czyszczenie i suszenie części silikonowych do montażu elektronicznego

Silikonowe elementy elektroniczne wymagają czyszczenia po formowaniu i usuwaniu wypływek, aby usunąć środki antyadhezyjne, resztki pyłu i zanieczyszczenia powstałe podczas obróbki. Środki antyadhezyjne mogą zakłócać wiązanie kleju podczas montażu elektroniki, a zanieczyszczenia przewodzącymi cząstkami mogą powodować zwarcia w zmontowanych urządzeniach.maszyna do czyszczenia i suszenia gumyjest specjalnie zaprojektowany do czyszczenia gumy silikonowej, sprzętu, tworzyw sztucznych i obudów elektronicznych. Wykorzystuje trzy grupy sześcioetapowych procedur czyszczenia, które można dowolnie łączyć w celu uzyskania różnych poziomów zanieczyszczeń.

W przypadku zastosowań elektronicznych wymagających zgodności z pomieszczeniami czystymi, proces czyszczenia powinien wykorzystywać wodę dejonizowaną i niejonowe środki powierzchniowo czynne, a następnie suszenie z filtrem HEPA, aby zapobiec ponownemu zanieczyszczeniu. Sześć etapów czyszczenia w urządzeniu umożliwia sekwencyjne cykle mycia, płukania i suszenia, które można zaprogramować dla konkretnych formulacji silikonu.IPC-1601standardy postępowania z zespołami elektronicznymi; weryfikacja czystości powinna obejmować kontrolę wizualną przy powiększeniu 10x oraz badanie zanieczyszczeń jonowych w przypadku części wchodzących w skład zespołów elektronicznych o wysokiej niezawodności.

Kontrola jakości w przetwórstwie gumy silikonowej do elektroniki

Parametry jakościowe oparte na typowych specyfikacjach dla elementów z gumy silikonowej w produktach elektroniki użytkowej i przemysłowej. Szczegółowe wymagania różnią się w zależności od producenta (OEM).

Kontrola wymiarowa silikonowych elementów elektronicznych powinna uwzględniać współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału, który jest około 3-4 razy wyższy niż w przypadku NBR lub EPDM. Elementy mierzone w temperaturze 25°C mogą być nawet o 0,15% większe niż w standardowej temperaturze odniesienia 23°C, określonej w normie ISO 3601 dla pomiaru wymiarów pierścieni uszczelniających. W przypadku precyzyjnych silikonowych elementów elektronicznych zaleca się przeprowadzanie kontroli w środowisku o kontrolowanej temperaturze.

Wnioski: Zintegrowane przetwarzanie gumy silikonowej klasy elektronicznej

Przetwarzanie gumy silikonowej w przemyśle elektronicznym wymaga precyzji na każdym etapie – od cięcia i usuwania wypływek, poprzez czyszczenie, aż po weryfikację jakości. Niska wytrzymałość na rozdarcie i wysoka wrażliwość termiczna silikonu wymagają parametrów urządzeń innych niż te stosowane w przypadku mieszanek NBR, EPDM czy FKM. Zautomatyzowane maszyny tnące ze sterowaniem serwomotorami, kriogeniczne usuwanie wypływek z cienkich elementów silikonowych oraz wielostopniowe systemy czyszczące tworzą standardową linię produkcyjną dla komponentów silikonowych klasy elektronicznej.

Producenci wchodzący na rynek silikonu elektronicznego powinni weryfikować każdy etap przetwarzania za pomocą partii testowych przed rozpoczęciem produkcji, zwracając szczególną uwagę na dobór metody usuwania wypływek w oparciu o grubość wypływek i skuteczność czyszczenia w celu usunięcia materiału antyadhezyjnego z formy.