Какой клей следует использовать для компонентов, смонтированных на печатной плате, чтобы избежать вибрации?

Мои предпочтения:

• Силиконовый каучук нейтрального отверждения в качестве долгосрочного антивибрационного и герметизирующего агента.
  Ожидайте 20+ лет жизни.

• Если требуется первоначальное механическое расположение, используйте горячий клей (клей-расплав) только для того , чтобы удерживать элементы на месте, пока силиконовый каучук не схватится. [Горячий клей - совершенно неудовлетворительное долгосрочное решение!!!].

Подробности:

Для долговременной живучести все, что требует большей механической прочности, чем обеспечивают паяные соединения , должно использовать «надлежащие» механические ограничители, такие как кронштейны, монтажные зажимы и т. д.

Однако во многих потребительских товарах более крупные механические элементы обычно «удерживаются на месте» или механически поддерживаются клеем. При правильном выполнении это законный производственный метод, хотя иногда «правильные» дизайнеры не одобряют его.

Азиатское решение: наиболее распространенным методом в азиатских продуктах является клей ПВА, который затвердевает до твердого керамического покрытия белого цвета. Он обладает хорошими начальными адгезионными свойствами и прочностью, быстро схватывается и с треском разрушается в течение периода от нескольких месяцев до года или около того.

Западное решение: Наиболее распространенным западным методом является горячий клей или клей-расплав. Он обладает хорошими начальными адгезионными свойствами, приемлемой прочностью, схватывается в течение времени, необходимого для охлаждения (от десятков секунд до минут, в зависимости от количества и теплопроводности) , и с треском разрушается в течение периода от нескольких месяцев до года или около того. Люди до сих пор используют его и говорят, насколько он хорош.

Превосходное решение: отличным решением является силиконовый каучук нейтрального отверждения. После затвердения он обладает хорошими адгезионными свойствами - они различаются в зависимости от материала, но для сложных материалов доступны грунтовки или специальные варианты. Он обладает разумной прочностью, но низким модулем упругости (несколько эластичным), поэтому превосходно противостоит вибрации и ударным нагрузкам. Время схватывания может составлять от нескольких минут до многих часов — обычно больше, чем меньше. После установки он обычно прослужит 20++ лет. Длительное время схватывания не является проблемой, если клей неиспользуется для удержания объектов на месте, но для добавления долговременной устойчивости к вибрации. Большинство силиконовых каучуков не текут во время схватывания, поэтому время схватывания не имеет значения, за исключением того, что поверхность сначала будет липкой. «Кожа над» обычно происходит через 10-20 минут. Схватывание достигается под действием атмосферной влаги, поэтому низкая влажность приводит к увеличению времени схватывания. Полная скорость схватывания зависит от толщины воды, при этом типичная скорость составляет около 3 мм на глубину 24 часа.

Превосходная комбинация, когда требуется механическое удержание или фиксация с помощью клея, - это использовать «мазок» клея-расплава для первоначальной фиксации вещей на месте, а затем использовать силиконовый каучук в качестве долгосрочного связующего и антивибрационного агента.

Наряду с отличным низким модулем упругости и долгим сроком службы, SR являются прекрасными гидроизоляционными и герметизирующими агентами. Однако они не являются герметиками водяного пара - водяной пар со временем будет проходить через SR, а жидкая вода - нет. Таким образом, они «дышат» — что может быть хорошо или плохо в зависимости от применения.

• Обратите внимание, что используемый силиконовый каучук ДОЛЖЕН быть нейтральным , если используется электроника или компоненты, чувствительные к коррозии. «Нормальный» SR — это кислотное лечение, при застывании которого выделяется уксусная кислота (пахнет уксусом). Во многих случаях это «не так уж плохо», но может вызвать коррозию в чувствительных устройствах.

Силиконовые каучуки нейтрального отверждения широко доступны и не требуют дополнительных затрат. Большинство из них являются «оксемами» или спиртовыми препаратами и высвобождают оксемы и метиловый спирт. Оксемы могут вызывать коррозию голой меди. Отверждение Oxeme не подходит для поликарбоната — используйте спиртовое отверждение.

Несколько более дорогие SR с нейтральным лечением обычно представляют собой лечение спиртом и выделяют метиловый спирт при настройке. Разумного обращения достаточно. Хорошо проветривайте, если используете килограммы за раз :-).

Dow Corning производит широкий спектр SR, которые доступны в большинстве стран и имеют обширные технические данные. [Никаких связей с Dow Corning, кроме как быть довольным клиентом].

Есть множество других клеев, которые могут подойти вам.
Цианоакрилатные клеи быстро схватываются (супер-клей, слоновый клей), в некоторых случаях они могут повредить поверхности, а на некоторых поверхностях со временем отслоятся.
Латексные и контактные клеи имеют низкий модуль упругости и могут быть полезны.
Обычно используются растворители, которые могут иметь неблагоприятные последствия.
Существует множество других, но я считаю силиконовую резину лучшей в целом.

- Силиконовая резина против эпоксидной смолы:

Я не упомянул эпоксидную смолу (ER), и Майк рекомендовал ее вместо силиконовой резины (SR). Эпоксидные смолы, безусловно, очень полезны. Они доступны с «жизнью жизнеспособности» (время использования до отверждения) от менее 1 минуты до нескольких часов и временем до полного отверждения от часа или около того до дня или около того. Повышенные температуры увеличивают скорость отверждения и сокращают жизнеспособность. 2 горшок" - два разных компонента смешиваются непосредственно перед употреблением. SR также доступны в виде двухкомпонентных составов, обычно с быстрым временем схватывания (от минут до десятков минут - может быть больше по дизайну).

Фактор, который я назвал преимуществом, Майк назвал недостатком. Мы оба правы (и оба не правы? :-)) и стоит понять почему.

Коэффициент "модуль". Модуль (более правильно «Модуль упругости») — это отношение напряжения к деформации — величина деформации, испытываемой в расчете на приложенную силу. Существуют различные меры модуля, в основном относящиеся к направленным аспектам сил и деформаций. Более подробная информация здесь, в этой статье Википедии о модуле упругости. .

Силиконовые каучуки имеют "низкий модуль" - хотя фактические значения могут сильно различаться в зависимости от конструкции, те, которые обычно встречаются, будут "существенно" более эластичными", чем обычные эпоксидные смолы. Мы с Майком согласны в этом :-). Насколько это полезно, вопрос для обсуждения.

Эпоксидная смола обычно действует так же, как зажим, скоба или механическая система крепления. Он жестко прикрепляет компонент к приспособлению, печатной плате и т. Д. Типичные силиконовые каучуки ни в коем случае не «желеобразные» - они образуют жесткую резину - обычно такую ​​же гибкую, как менее жесткий ластик для блоков - твердую, но не похожую на бетон. Твердость состава резины интуитивно не связана с модулем*, но они достаточно связаны, чтобы быть полезными. Подходящей шкалой твердости каучуков является шкала твердости по Шору А. Автомобильные покрышки будут примерно по Шору А 70 - довольно жесткая резина. Типичная резинка – Shore A 25-30 – довольно эластичная. Доступны силиконовые каучуки, которые соответствуют любой из этих крайностей, но большинство из них будут промежуточными, с тенденцией к жесткости в большинстве случаев.

А теперь подумайте, если вы когда-нибудь сталкивались с виброгасителем, сейсмозащитой, противоударным креплением, автокреплением двигателя, ... - какими механическими характеристиками они обладают? Из каких материалов вы ожидаете, что они будут сделаны?

• Если крепление требует абсолютной жесткости, не допускает изгибов в какой-либо степени, должно быть прочно закреплено без каких-либо перемещений относительно крепления, то силиконовый каучук, вероятно, не является предпочтительным материалом для крепления.

• И наоборот, если степень механической изоляции от вибрации, способность противостоять ударам и большим внешним движениям или силам за счет распределения действующих сил в пространстве и времени, минимизация передачи вибрации за счет передачи вибрационной энергии с потерями, отсутствие трещин под напряжением и минимальная механическая деградация с возрастом ценны, тогда силиконовые каучуки будут серьезными соперниками.

М Алин спросил, какие вещи больше всего нуждаются в склейке.
Обычно это

• Тяжелые предметы, оказывающие значительное воздействие при ударе (конденсаторы, незакрепленные аккумуляторные ящики и т. д.).

• Печатные платы в слотах, краевые разъемы, предметы, которые могут получить «хлыст» при постоянном ударе.

• Предметы удерживаются исключительно или в основном с помощью клея.

По сути, это объекты, которые могут двигаться под воздействием ударов или вибрации и при этом повреждаться.

Резиновые амортизаторы - изображения являются живыми ссылками

Википедия - Твердомер по Шору
Материалы для машинистов - Сравнение твердости
по Шору A и Shore D (подозрение!)

(* Формула, которая приблизительно связывает модуль Шора A с модулем Юнга, приведена ниже. Вряд ли она будет полезна в этом контексте.)

Добавлено через 4 года:

В: Я не понимаю ваших противоречащих друг другу утверждений о том, что «следует использовать« правильные »механические ограничения [...] Если это [клей] сделано правильно, это законный метод производства». Клеи — это фантастика, когда, как вы упомянули, они предназначены для выполнения поставленной задачи. Если вы хотите начать с «все должно использовать гайки и болты», я бы указал вам на 3M, чей клей удерживает поверхность самого высокого здания в мире.

О: Я перечитал или просмотрел то, что написал, чтобы посмотреть, как это сочетается.
Я согласен, что если вы возьмете некоторые утверждения как в полуизолированном, так и (логическом) виде в абсолютной номинальной стоимости, вы увидите некоторое противоречие. Если вы возьмете как первоначальный вопрос, так и то, что я написал в целом, все выглядит достаточно нормально. Я мог бы изменить несколько слов, чтобы устранить несколько частичных противоречий, но я думаю, что любой, кто ищет совета по этому вопросу, кто прочитает все это, получит очень хорошее представление о том, что я говорю [[Верно ли то, что я говорю, это другой вопрос :-) ]].

Отмечу, отмечу, что качественные СР (силиконовые каучуки) "прослужат" 20+ лет) и что они в этой роли полезны. И меня устраивает идея, что «правильно» спроектированный, «правильно» нанесенный лист материала (например, стекло) может «безопасно» удерживаться клеем в течение расчетного срока службы здания, когда все предположения окажутся верными.

Но я также знаю о стеклянных панелях, которые «только что отвалились» от зданий, и здесь (Новая Зеландия) один человек упал насмерть, когда он прислонился к оконному стеклу, удерживающему клей, во всю высоту пола, которое затем отвалилось :-(.
т.е. "Правильный дизайн", "правильное применение" и "верные предположения" находятся или должны быть в пределах возможностей профессиональных дизайнеров - и даже они иногда ошибаются.

Люди, «разрабатывающие» крепежные системы с меньшими ресурсами и возможностями, в целом могут быть гораздо более уверены в том, что «сделают все правильно» с механическими креплениями, чем с клеями.

Я участвовал в использовании клеевого крепления примерно для 500 000 изделий, произведенных на нескольких (китайских) фабриках в течение ряда лет. Уроки и опыт были поучительны :-).
Да, клеи имеют свое место.
Да, я использую их.
И, да, я ВСЕГДА насторожен и знаю, что может случиться.

Когда я работал в аэрокосмической промышленности, небольшие компоненты, которые монтировались практически плоско на печатной плате (например, осевые резисторы со сквозным отверстием, диоды, DIP-ИС и т. д.), не требовали специальной обработки, как и компоненты SMD. Более крупные компоненты, такие как радиальные конденсаторы и компоненты, установленные над печатной платой (транзисторы и т. д.), были закреплены на месте клеем из эпоксидной смолы. Силиконовая резина (RTV) использовалась только для фиксации предварительно установленных винтов с цилиндрическими головками, поскольку она податлива и не обеспечивает достаточной защиты от вибрационных нагрузок.

Платы крепились к шасси с помощью антивибрационных креплений (нитрил-каучук и т.п.). Конформные покрытия, вероятно, также обеспечивали небольшую дополнительную защиту.

Небольшие SMD, вероятно, не нуждаются в механическом креплении, так как они почти не оказывают усилия на пайку благодаря своему малому весу, часто миллиграммы. ( Тонкопленочный чип-резистор 0402 весит ровно 1 мг.)

Для более крупных компонентов, таких как большие электролиты, я бы не стал использовать клей, который остается эластичным . Этот вид клея по-прежнему позволяет детали вибрировать, хотя и с меньшей амплитудой. Даже при этих более низких амплитудах в течение длительного времени они могут вызвать разрушение пайки из-за ползучести .
Ползучесть может возникнуть и при неэластичном креплении, если пайка будет испытывать нагрузку при высыхании клея, но это не так плохо, как напряжение от вибрации.

вообще говоря, большинство устройств имеют достаточное поверхностное натяжение припоя, чтобы удерживать компоненты на месте даже при высоких температурах и сильных вибрациях. Наибольшему риску будут подвергаться тяжелые и крупные компоненты. если у вас есть большие электролитические конденсаторы SMD, я бы сделал их сквозными вместе с любыми разъемами.

Единственное использование клея в SMD-работе, которое я могу придумать, — это использование его для предотвращения падения компонентов во время повторной заливки в печь.