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电子设备的保护方式--低压注塑成型技术 |
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作者：Kevin Brinker 来源：PT现代塑料 |
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冰箱、汽车、便携式视频游戏机以及潜水艇之间看似毫无联系之处，但在以下两个方面却是相同的。第一，它们内部都具有电子设备以保证其正常工作。第二，它们都暴露于复杂多变的外界环境中，这将会影响其核心的、复杂的电子配置，从而导致种种不便与潜在危险问题的产生，影响其正常工作。
暴露于水、灰尘、油类、化学药品以及温度极端变化环境中，以及剧烈的碰撞等都将会损坏电路，发生线路故障。这个问题已经引起了制造商们的注意，他们寻找各种各样的方法将电子部件与这些有害的影响因素隔离，以确保其产品功能的可靠性与稳定性。
传统的保护方式
目前，我们已经获得的防御外界环境破坏的传统方法包括封装（将电子部件压缩到一个壳状的保护装置中，里面塞满环氧树脂或聚氨酯）与保形涂层涂料（将具有防护作用的化学物质涂于或喷洒于电子部件的表面）。
然而，上述方法不仅成本昂贵，而且造成时间的大量浪费。最终难以成为制造商与用户所期望的持久的保护方式。另外，与加工、制造、装配、注射模具外壳或保形涂层涂料相关的成本也相当高，在很多时候甚至超过了这些过程中的部件成本。
在封装工艺中，需要很多装配步骤，这不仅会增加装配线的长度，同时也增加了设备与劳动力成本。在保形涂层涂料工艺过程中会产生有毒气体，从而可能导致对工作环境的危害，需要较长时间才能得以恢复。因此，导致装配过程的延长。尤其当这些工艺应用在小型部件上时，整个过程中密封材料浪费的数量经常会远远超过实际需要的数量。甚至在大多数时候，浪费的材料成本会远远大于成品部件的成本。
即使将整个工艺过程涉及到的化学品正常混合，部件在密封的保护下不受损坏，这种保护也不能抵抗得住一天天的磨损。如果部件被充分浸湿，或经受强烈震动，防护装置将会破裂。其结果会导致其核心电子部件功能障碍或失效。
新型的保护方式 — 低压注塑成型技术
然而，目前有一种可替代密封与保形涂层涂料的方法。低压注塑成型技术是一种更为高效的保护方法，它仅需要很少的装配需求，并且安全、容易实施，同时对于外界压力提供了一种更直接的防护。
低压注塑成型技术最初于上世纪八十年代在欧洲自动化行业得以应用。其工艺包括成型与用熔化的热塑热熔胶封装现有部件。此工艺包含四个关键过程：原材料、模具、设备及应用技术。
该技术使用的热塑热熔胶是一种以粘合尼龙为主的阻燃材料。作为一种单一材料，它不需要进行化学混合。热塑材料以露珠状或片状存储在固体泡沫中，而不像密封或保形涂层涂料所使用的化学品与液体一样有毒性。这便消除了对于导致环境与安全危害的任何顾虑。
低压注塑成型技术中铝制模具的顶部与底部
而且，当应用热熔材料时，整个过程不存在任何化学反应，同时也没有可溶性物质产生。在存储及短暂的冷却与预处理过程中，原材料不会产生有毒气体。此外，对环境有益的一个附加好处在于，热塑性塑料可以用可重复利用的原材料制成。
热塑性塑料在室温下进行冷却预处理仅需要几秒钟的时间，因此，在原材料应用与下一步产品装配之间不需要等待。原料附着在PVC涂层线与PCB板的最底层。原料等级根据不同的应用而有所变化。
应用在低压注塑成型工艺的铸模设备可以由铝材料或钢材料制成。铝制模具将会为短周期产品提供更加快速的热交换过程，而钢制模具对于长周期产品所要求的耐久性是极其必要的。
整个工艺的第一步是热塑性塑料的熔化。热塑性塑料在华氏370度至450度时在容器罐中熔化，然后由齿轮泵或杆状系统传送至注射器顶部。设备由旁路控制，不断增加压力，由20磅/平方英寸增至200磅/平方英寸。位于注射器顶部的喷嘴在定时器的控制下或开或关，允许热塑性塑料流到模具中，将电子部件包覆在具有保护功能的热塑性塑料之中。
绝大多数的应用压力范围在80磅/平方英寸到100磅/平方英寸之间，热塑性塑料的低粘度（从1000厘泊至10000厘泊），使得易碎电子部件在20磅/平方英寸的低压下成型成为可能。而这些类型的部件在传统的高压注塑成型工艺的高压下很容易受到破坏。
由低压成型工艺产生的浪费相对于传统的封装方法是很小的，因为在较低的压力下浪费的数量能保持到最小。另外，此工艺免除了对外壳封装的需求，同时保留了增加支架与索环的能力，这便为后来的附加部件的增加作好了准备。
对于大约90%的设备，整个工艺周期（注塑、冷却与预处理）仅需不到60秒的时间即可完成。这样的生产效率要远远超过传统的工艺过程，如乙烷或环氧封装，需要长达24小时的时间。
低压注塑成型工艺保护的双面电路板，左侧的保护部分为半透明琥珀色材料，
右侧的则为不透明黑色材料，后面的图片为未保护状态下的电路板
在保护的效果方面，由低压成型形成的支架是绝对意义上的密封。除了防水、防尘之外，它还对绝大多数的化学药品与水压流体具有很强的防护能力。由于使用的热塑性塑料是电绝缘的，因此，模具对电子产品同时提供ESD保护，这种情况下，便无需防静电包装材料。
外壳材料的硬度也使得电子部件免于受到不断的机械振动的破坏。此外，由于成型材料所具有的耐高温与阻燃性的特点，从而保证了部件在温度从-40华氏度至320华氏度范围内功能的完整性。
低压注塑成型技术可用来保护传感器、马达、开关、光纤设备、连接器、PCB板、继电器、电子部件以及燃料电池。它对于温度敏感性部件与复杂形状部件来说是相当理想的。此工艺已经在很多行业中得以成功应用，包括家电、汽车、电子、航海、医疗以及长途通讯等行业。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(11/19/2006) |
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