Jakiego kleju należy używać do elementów montowanych na płytce drukowanej, aby uniknąć wibracji?

Chcę chronić elementy montowane na płytce drukowanej przed wibracjami. Jakiego rodzaju kleju / substancji powinienem użyć? Jakie są najbardziej podatne na uszkodzenia elementów z powodu wibracji?

Moja preferencja:

• Neutralnie utwardzona guma silikonowa jako długoterminowy środek antywibracyjny i uszczelniający. Spodziewaj się ponad 20 lat życia.

• Jeśli wymagana jest początkowa lokalizacja mechaniczna, klejenie na gorąco (klej topliwy) tylko w celu utrzymania rzeczy w miejscu podczas wiązania gumy silikonowej. [Gorący klej jest całkowicie niezadowalającym długoterminowym rozwiązaniem !!!].

Detale:

Aby zapewnić długotrwałą przeżywalność, wszystko, co wymaga większej wytrzymałości mechanicznej niż połączenia lutowane, powinno stosować „odpowiednie” ograniczenia mechaniczne, takie jak wsporniki, zaciski montażowe itp.

Jednak w wielu produktach konsumenckich powszechne jest, aby większe elementy mechaniczne były „utrzymywane na miejscu” lub mechanicznie wspierane przez klej. Prawidłowo wykonane jest to uzasadniona metoda produkcji, nawet jeśli czasami są źle oceniani przez „właściwych” projektantów.

Rozwiązanie azjatyckie: Najczęstszą metodą w produktach azjatyckich jest biały klej, który utrwala ceramiczne białe wykończenie. Ma dobre zdolności wiązania początkowego i wytrzymałość, jest szybkoschnący i zawodzi niefortunnie w okresie od kilku miesięcy do roku.

Zachodnie rozwiązanie: Najpopularniejszą zachodnią metodą jest klej na gorąco lub klej topliwy. Ma dobre zdolności wiązania początkowego, rozsądną wytrzymałość, ustala się w czasie potrzebnym do ostygnięcia (dziesiątki sekund do minut w zależności od ilości i przewodności cieplnej) i niefortunnie zawodzi w okresie od kilku miesięcy do roku. Ludzie nadal go używają i mówią, jak dobry jest.

Doskonałe rozwiązanie: doskonałym rozwiązaniem jest guma silikonowa o neutralnym utwardzeniu. Po związaniu ma dobre możliwości wiązania - różnią się one w zależności od materiałów, ale dla trudnych materiałów dostępne są podkłady lub specjalne warianty. Ma rozsądną wytrzymałość, ale niski moduł (nieco rozciągliwy), więc doskonale odporny na wibracje i siły uderzenia. Czas wiązania może wynosić od minut do wielu godzin - zwykle dłużej niż krócej. Raz ustawiony zwykle będzie trwał 20 lat. Długie czasy wiązania nie stanowią problemu, dopóki klej nie jestSłuży do utrzymywania obiektów na miejscu, ale dodaje długoterminowej odporności na wibracje. Większość kauczuków silikonowych nie będzie płynąć podczas wiązania, więc czas wiązania nie jest ważny, z wyjątkiem tego, że powierzchnia na początku będzie lepka. „Przebarwienie” występuje zwykle w ciągu 10–20 minut. Utrwalanie osiągane jest przez działanie wilgoci atmosferycznej, więc niska wilgotność powoduje wydłużenie czasu wiązania. Pełna szybkość wiązania zależy od grubości wody, przy czym typowe są szybkości około 3 mm głębokości na 24 godziny.

Doskonałe połączenie, w którym wymagane jest mechaniczne utrzymanie lub umiejscowienie za pomocą kleju, polega na użyciu „odrobiny” kleju topliwego, aby początkowo utrzymać rzeczy na miejscu, a następnie użyć gumy silikonowej jako długoterminowego środka wiążącego i antywibracyjnego.

Oprócz doskonałego niskiego modułu i długiej żywotności, SR tworzą doskonałe środki hydroizolacyjne i uszczelniające. Nie są to jednak szczeliwa parowe - para wodna będzie przechodzić przez SR z czasem - nie będzie ciekłej wody. Więc „oddychają” - co może być dobre lub złe w zależności od zastosowania.

• Należy pamiętać, że zastosowana guma silikonowa MUSI być neutralnym utwardzaczem w przypadku stosowania elementów elektronicznych lub elementów wrażliwych na korozję. „Normalny” SR jest utwardzaczem kwasowym i uwalnia kwas octowy podczas wiązania (pachnie jak ocet). W wielu przypadkach jest to „niezłe”, ale może powodować korozję w delikatnych zastosowaniach.

  Kauczuki silikonowe neutralnie utwardzane są powszechnie dostępne i kosztują niewiele, jeśli w ogóle. Większość z nich leczy i uwalnia oksy i alkohol metylowy. Te pierwsze mogą powodować korozję gołej miedzi. Utwardzanie tlenowe nie nadaje się do poliwęglanu - użyj utwardzacza alkoholowego.

  Nieco droższe neutralne lekarstwa SR to proste lekarstwo na alkohol i uwalnianie alkoholu metylowego po zestaleniu. Rozsądne prowadzenie jest wystarczająco dobre. Dobrze przewietrzyć, jeśli używasz kg na raz :-).

  Dow Corning oferuje szeroką gamę SR, które są dostępne w większości krajów i które mają obszerne dane techniczne. [Brak powiązań z Dow Corning poza byciem zadowolonym klientem].

Istnieje wiele innych klejów, które pracuję dla Ciebie. Kleje cyjanoakrylowe szybko się wiążą (super klej, klej dla słonia), w niektórych aplikacjach mogą powodować marszczenie powierzchni i z czasem ulegną rozkładowi. Kleje lateksowe i kontaktowe mają niski moduł i mogą być przydatne. Zwykle stosuje się rozpuszczalniki, które mogą mieć niekorzystne skutki. Inne istnieją, ale uważam, że guma silikonowa jest ogólnie najlepsza.

- Kauczuk silikonowy kontra żywica epoksydowa:

Nie wspomniałem o żywicy epoksydowej (ER), a Mike polecił ją zamiast gumy silikonowej (SR). Żywice epoksydowe są z pewnością bardzo przydatne. Są one dostępne z „okresem przydatności do użycia (czas użytkowania przed ustawieniem) poniżej 1 minuty do godziny oraz czasem pełnego utwardzenia od około godziny do dnia lub dnia. Podwyższone temperatury zwiększają szybkość utwardzania i skracają żywotność. 2 garnki ”- dwa różne składniki są mieszane tuż przed użyciem. SR są również dostępne w 2-częściowych formulacjach, zwykle z szybkim czasem wiązania (minuty do 10 minut - mogą być dłuższe z założenia).

Jako czynnik, który wymieniłem jako zaletę, Mike wymienił jako wadę. Oboje mamy rację (i oboje się mylimy :-)) i warto zrozumieć, dlaczego.

Czynnikiem jest „moduł”. Moduł (a dokładniej „moduł sprężystości”) jest stosunkiem naprężenia do odkształcenia - wielkości odkształcenia występującego na przyłożoną siłę. Istnieją różne miary modułu, związane głównie z kierunkowymi aspektami sił i odkształceń. Więcej szczegółów tutaj w tym artykule w Wikipedii na temat modułu sprężystości. .

Kauczuki silikonowe mają „niski moduł” - podczas gdy rzeczywiste wartości mogą się znacznie różnić w zależności od projektu, te zwykle spotykane będą „zasadniczo” bardziej elastyczne ”niż typowe żywice epoksydowe. Zgadzamy się z Mike'em :-). Jak przydatne jest to kwestia do dyskusji.

Żywica epoksydowa będzie na ogół działać w taki sam sposób jak zacisk, wspornik lub mechaniczny system montażowy. Sztywnie mocuje element do uchwytu lub płytki drukowanej itp. Typowe gumy silikonowe w żadnym wypadku nie są „galaretowate” - twardnieją gumą - zazwyczaj tak elastyczną jak gumka mniej niż sztywna - solidna, ale nie betonowa. Twardość gumy nie jest intuicyjnie związana z modułem *, ale oba są wystarczająco powiązane, aby były użyteczne. Odpowiednią skalą dla twardości gumy jest skala twardości „Shore A”. Opony samochodowe byłyby o Shore A 70 - raczej sztywnej gumie. Typową gumką byłby Shore A 25-30 - raczej rozciągliwy. Dostępne są gumy silikonowe, które są ustawione na jedną z tych skrajności, ale większość z nich byłaby pośrednia, z tendencją do sztywności w większości przypadków.

Zastanów się teraz, czy kiedykolwiek spotkałeś tłumik drgań, zabezpieczenie przed trzęsieniem ziemi, mocowanie odporne na wstrząsy, automatyczne mocowanie silnika, ... Jakich materiałów oczekujesz od nich?

• Jeśli montaż wymaga absolutnej sztywności, nie może tolerować żadnego stopnia wygięcia, musi być solidnie zamocowany bez żadnego ruchu w stosunku do montażu - wówczas guma silikonowa prawdopodobnie nie jest wybranym materiałem montażowym.

• I odwrotnie, jeśli stopień mechanicznej izolacji od wibracji, zdolność do wytrzymania uderzeń i dużych zewnętrznych ruchów lub sił poprzez rozdzielenie sił zaangażowanych w przestrzeni i czasie, minimalizacja przenoszenia drgań przez stratny transfer energii wibracyjnej, brak pęknięć naprężeniowych i cenna jest minimalna degradacja mechaniczna z wiekiem, wówczas gumy silikonowe będą poważnymi przeciwnikami.

M Alin zapytał, jakie rzeczy najbardziej trzeba przykleić.
Zazwyczaj są to

• Ciężkie przedmioty, które wywierają znaczne siły na uderzenie (kondensatory, luźne skrzynki na baterie, ...

  • Płytki drukowane w gniazdach, złączach krawędziowych, obiektach, które mogą osiągnąć „uderzenie kręgosłupa” pod wiecznym uderzeniem.

  • Przedmioty zatrzymywane wyłącznie lub głównie przez klej.

Zasadniczo przedmioty, które mogą się poruszać pod wpływem uderzenia lub wibracji i jeśli to zrobią, mogą doznać obrażeń.

Gumowe amortyzatory - obrazy to linki pod napięciem

Wikipedia -
Twardościomierz Shore Materiały dla mechaników - Twardość
Shore'a Porównanie Shore A do Shore D (podejrzany!)

(* Wzór, który w przybliżeniu wiąże Shore A z modułem Younga, podano poniżej. Jest mało prawdopodobne, aby był użyteczny w tym kontekście.)

Dodano 4 lata na:

P: Nie rozumiem twoich sprzecznych twierdzeń „należy stosować„ właściwe ”ograniczenia mechaniczne [...] Właściwie wykonane ten [klej] jest legalną metodą produkcji”. Kleje są fantastyczne, gdy, jak wspomniałeś, są przeznaczone do tego. Jeśli chcesz odejść z „wszystko powinno używać śrub i nakrętek”, wskazałbym na 3M, którego kleje utrzymują powierzchnię najwyższego budynku na świecie.

Odp .: Przeczytałem lub przejrzałem to, co napisałem, aby zobaczyć, jak to pasuje.
Zgadzam się, że jeśli weźmiesz niektóre stwierdzenia zarówno w częściowej izolacji ORAZ (wartość logiczna) według absolutnej wartości nominalnej, możesz zauważyć pewną sprzeczność. Jeśli przyjmiesz zarówno oryginalne pytanie, jak i to, co napisałem jako całość, wydaje się, że jest w miarę rozsądne. Mógłbym zmienić kilka słów, aby usunąć kilka częściowych sprzeczności, ale myślę, że każdy, kto szuka porady na ten temat, kto to wszystko przeczyta, dostanie bardzo dobry pomysł na to, co mówię [[Czy to, co mówię, jest poprawne, to kolejne pytanie :-)]].

Zwracam uwagę, że zauważam, że SR dobrej jakości (kauczuki silikonowe) będą „trwać ponad 20 lat) i że są one przydatne w tej roli. I jestem zadowolony z idei, że„ właściwie ”zaprojektowany„ właściwie ”nałożony arkusz materiału ( takich jak szkło) można „bezpiecznie” trzymać za pomocą kleju przez cały okres użytkowania budynku, gdy wszystkie założenia okażą się słuszne.

Ale znam także tafle szkła, które „właśnie spadły” z budynków i tutaj (Nowa Zelandia) jeden człowiek padł na śmierć, kiedy oparł się na zachowanym kleju szybą o pełnej wysokości podłogi, która następnie spadła :-(
tj. „Właściwy projekt” i „właściwe zastosowanie” oraz „prawidłowe założenia” są lub powinny mieścić się w możliwościach profesjonalnych projektantów - a nawet czasami mylą się.

Ludzie „projektujący” systemy mocowań o mniejszych zasobach i możliwościach mogą ogólnie być bardziej pewni co do „poprawności” za pomocą mechanicznych elementów złącznych niż klejów.

Przez wiele lat byłem zaangażowany w stosowanie kleju do około 500 000 produktów wytwarzanych w wielu (chińskich) fabrykach. Lekcje i doświadczenia były pouczające :-).
Tak, kleje mają swoje miejsce.
Tak, używam ich.
I tak, ZAWSZE jestem ostrożny i świadomy tego, co może się zdarzyć.

W moich czasach w przemyśle lotniczym małe elementy, które zostały zamontowane „zasadniczo” płasko na płytce drukowanej (tj. Oporniki osiowe, diody, układy scalone DIP itp.) Nie wymagały specjalnego traktowania, podobnie jak elementy SMD. Większe elementy, takie jak kondensatory promieniowe i elementy montowane dumnie z PCB (tranzystory itp.) Zostały zamocowane za pomocą kleju na bazie żywicy epoksydowej. Kauczuk silikonowy (RTV) zastosowano tylko do zabezpieczenia wstępnie ustawionych śrub garnkowych, ponieważ jest giętki i nie zapewnia dużej ochrony przed naprężeniami wibracyjnymi.

Płytki drukowane zostały przymocowane do podwozia za pomocą uchwytów antywibracyjnych (nitrylowo-gumowe itp.). Powłoki konformalne zapewne zapewne również nieznaczną dodatkową ochronę.

Małe SMD prawdopodobnie nie wymagają mechanicznego mocowania, ponieważ prawie nie wywierają siły na lutowanie dzięki ich niskiej wadze, często miligramom. ( Rezystor cienkowarstwowy 0402 waży dokładnie 1 mg.)

W przypadku większych elementów, takich jak duże elektrolityki, nie użyłbym kleju, który pozostaje elastyczny . Ten rodzaj kleju nadal pozwala na wibrację części, chociaż z mniejszą amplitudą. Nawet przy tych niższych amplitudach przez długi czas mogą powodować pękanie lutów z powodu pełzania .
Pełzanie może również wystąpić z nieelastycznym mocowaniem, jeśli lutowanie będzie naprężone po wyschnięciu kleju, ale nie jest to tak złe jak naprężenie spowodowane wibracjami.

ogólnie rzecz biorąc, większość urządzeń ma wystarczające napięcie powierzchniowe na lutu, aby utrzymać elementy na miejscu nawet w wysokich temperaturach i dużych wibracjach. Najbardziej zagrożone byłyby ciężkie i duże elementy. jeśli masz jakieś duże kondensatory elektrolityczne SMD, zrobiłbym je przelotowo, wraz z dowolnymi złączami.

Jedyne użycie kleju w pracy SMD, o którym mogę pomyśleć, to użycie go do zapobiegania spadaniu komponentów podczas ponownego przepływu w piekarniku.