Verwerking van siliconenrubber voor de elektronica-industrie

By Mike Chen, Productiedirecteur | Meer dan 12 jaar ervaring in de rubberindustrie |LinkedIn

Belangrijkste conclusies

• Siliconenrubber dat in elektronica wordt gebruikt, vereist verwerkingstoleranties van ±0,1 mm voor pakkingen en afdichtingen, en moet voldoen aan de UL 94 V-0 brandvertragende norm voor interne elektronische componenten.
• Precisiesnijmachines voor siliconen met servomotorbesturing bereiken een aanvoernauwkeurigheid van ±0,1 mm bij snijsnelheden tot 120 messen per minuut voor de productie van elektronische onderdelen.
• De lage scheursterkte van siliconen maakt mechanisch ontbramen lastig; cryogeen ontbramen bij -100°C tot -130°C is de voorkeursmethode voor elektronische componenten van siliconen met een dunne braamlaag van minder dan 0,3 mm.
• Door middel van een drietraps reinigings- en droogproces worden lossingsmiddelen en deeltjesverontreiniging verwijderd voordat siliconen elektronische onderdelen verdergaan met de assemblage of verpakking.

Het korte antwoord:De verwerking van siliconenrubber voor de elektronica-industrie omvat het nauwkeurig snijden van siliconenplaten tot pakkingen en afdichtingen, het ontbramen van gegoten siliconencomponenten, het reinigen om lossingsmiddelen en deeltjesverontreiniging te verwijderen, en gecontroleerd uitharden om de gewenste fysische eigenschappen te bereiken. Omdat elektronische behuizingen en afdichtingscomponenten maattoleranties van ±0,1 mm en een oppervlaktereinheid vereisen die geschikt is voor cleanroomomgevingen, is geautomatiseerde verwerkingsapparatuur met servomotorbesturing, PLC-programmering en meertrapsreinigingssystemen standaard in de productie van siliconen van elektronische kwaliteit.

Siliconenrubber wordt in de elektronica gebruikt vanwege de thermische stabiliteit, elektrische isolatie-eigenschappen en weerstand tegen omgevingsinvloeden. Belangrijke toepassingen zijn onder andere toetsenbordmembranen, connectorafdichtingen, EMI-pakkingen, pakkingen voor beeldschermranden, afdichtingen voor batterijcompartimenten en beschermkapjes voor schakelaars en sensoren. Elke toepassing stelt specifieke eisen aan de verwerking, die afwijken van algemene siliconenvorming vanwege de nauwe toleranties en reinheidsnormen die vereist zijn bij de assemblage van elektronica.

Omdat siliconenrubber een glasovergangstemperatuur heeft van ongeveer -120 °C en een lage scheursterkte vertoont in vergelijking met andere elastomeren, vereist de verwerking ervan apparatuur en parameters die zijn afgestemd op deze fysische eigenschappen. Dit artikel behandelt de belangrijkste verwerkingsstappen – snijden, ontbramen, reinigen en kwaliteitscontrole – voor siliconenrubbercomponenten die in elektronische producten worden gebruikt.

Toepassingen van siliconenrubber in de elektronica: verwerkingsvereisten

Onderdelen van siliconenrubber in elektronische producten vallen in drie categorieën op basis van de complexiteit van het productieproces. Pakkingen en afdichtingen worden doorgaans gestanst of gestanst uit gekalanderde siliconenplaten met een dikte van 0,5 mm tot 5,0 mm. PerASTM D2000Voor rubberproducten worden siliconenpakkingen voor elektronica doorgaans gespecificeerd onder typeaanduidingen zoals 2GE705, met specifieke eisen ten aanzien van hardheid, treksterkte en rekbaarheid voor de betreffende toepassing.

Gegoten siliconencomponenten – toetsenpanelen, beschermhoezen en op maat gemaakte behuizingen – worden geproduceerd door middel van compressie- of vloeibare siliconenrubber (LSR)-spuitgieten. Deze onderdelen vereisen het verwijderen van overtollig materiaal na het gieten, en de dunne braam die kenmerkend is voor LSR-gieten vereist cryogene of nauwkeurige mechanische verwijdering. Een derde categorie, siliconen inkapselingsmaterialen en gietmassa's, wordt in vloeibare vorm aangebracht en ter plaatse uitgehard zonder mechanische bewerking.

UL 94 en IEC 60068 worden als referentie gebruikt voor de eisen met betrekking tot brandvertragendheid en milieutesten in elektronische toepassingen.

Nauwkeurig siliconen snijden voor elektronische componenten

Desiliconen snijmachineDe Xiamen Xingchangjia is ontworpen voor het verwerken van siliconenplaten en -rollen tot de precieze afmetingen die nodig zijn voor elektronische pakkingen en afdichtingen. De servomotor en PLC-touchscreenbesturing van de machine maken programmeerbare snijpatronen mogelijk met instelbare diepte en messelectie, waardoor siliconenplaten, -buizen en aangepaste vormen verwerkt kunnen worden.

Voor de productie van elektronische siliconenonderdelen in grotere volumes,volautomatische siliconen snijmachineDeze machine biedt continu gebruik met automatische stapeling. Belangrijke specificaties zijn onder andere een instelbare snijbreedte vanaf nul, een meslengte van 550 mm, een snijdikte van 0 tot 10 mm en een snijsnelheid tot 120 messen per minuut. De machine gebruikt een pneumatische cilinder om het materiaal aan te drukken, waarbij de druk automatisch wordt aangepast aan de materiaaldikte. Dit maakt de handmatige veerafstelling van oudere apparatuur overbodig. Het PLC-gestuurde systeem bewaakt de materiaaltoevoer, de producttelling en de stapeling, met alarmen voor materiaaltekort en volle stapels.

Kiss cutting – het doorsnijden van de siliconenlaag maar niet de beschermfolie – is de standaardmethode voor zelfklevende siliconenpakkingen die in elektronische behuizingen worden gebruikt. De nauwkeurigheid van de servomotoraanvoer van ±0,1 mm is cruciaal voor het handhaven van dimensionale consistentie over duizenden onderdelen per batch.

Ontbramen van siliconenrubber in elektronische componenten

De fysieke eigenschappen van siliconen zorgen voor unieke uitdagingen bij het verwijderen van gietranden. Omdat siliconenrubber een lage scheursterkte en een hoge flexibiliteit heeft, buigt dunne gietranden eerder dan dat ze breken onder mechanische slijtage. Bij elektronische componenten van siliconen met een gietranddikte van minder dan 0,3 mm bestaat het risico dat het basismateriaal bij de gietrand scheurt tijdens mechanisch verwijderen. Cryogeen verwijderen van gietranden bij -100°C tot -130°C met behulp van vloeibare stikstof maakt de dunne gietrand selectief broos, terwijl de structurele integriteit van de siliconenbehuizing behouden blijft. Dit maakt een schone verwijdering van de gietrand mogelijk zonder het oppervlak te beschadigen.

Voor siliconenonderdelen met een braamdikte van meer dan 0,3 mm of met eenvoudige scheidingslijngeometrieën kan mechanisch ontbramen worden toegepast met zachte media en een lagere trommelsnelheid.XCJ-G600 mechanische ontbraammachineHet apparaat verwerkt siliconenonderdelen met een diameter van 3 mm tot 100 mm wanneer de juiste parameters worden ingesteld. Het wordt echter aanbevolen om proefbatches te gebruiken om de oppervlaktekwaliteit te controleren voordat de volledige productie van start gaat.

Het reinigen en drogen van siliconenonderdelen voor elektronische assemblage.

Siliconen elektronische componenten moeten na het gieten en ontbramen worden gereinigd om lossingsmiddelen, resterend braamstof en verontreinigingen door hantering te verwijderen. Lossingsmiddelen kunnen de hechting van lijm tijdens de assemblage van elektronica belemmeren, en geleidende deeltjes kunnen kortsluiting in geassembleerde componenten veroorzaken.Rubberreinigings- en droogmachineHet is speciaal ontworpen voor siliconenrubber, ijzerwaren, kunststoffen en elektronische behuizingen, en maakt gebruik van drie groepen van zesstaps reinigingsprocedures die vrij gecombineerd kunnen worden voor verschillende vervuilingsniveaus.

Voor elektronische toepassingen die geschikt moeten zijn voor cleanrooms, dient het reinigingsproces gebruik te maken van gedemineraliseerd water en niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen, gevolgd door drogen met een HEPA-filter om herbesmetting te voorkomen. De zes reinigingsfasen van de machine maken opeenvolgende was-, spoel- en droogcycli mogelijk die geprogrammeerd kunnen worden voor specifieke siliconenformuleringen.IPC-1601De hanteringsnormen voor elektronische assemblages, inclusief reinheidscontrole, moeten een visuele inspectie bij 10x vergroting en een test op ionische verontreiniging omvatten voor onderdelen die in zeer betrouwbare elektronische assemblages worden gebruikt.

Kwaliteitscontrole bij de verwerking van siliconenrubber voor elektronica

Kwaliteitsparameters gebaseerd op typische specificaties voor siliconenrubbercomponenten in consumenten- en industriële elektronische producten. Specifieke eisen variëren per OEM.

Bij de dimensionale inspectie van elektronische siliconenonderdelen moet rekening worden gehouden met de thermische uitzettingscoëfficiënt van het materiaal, die ongeveer 3-4 keer hoger is dan die van NBR of EPDM. Onderdelen die bij 25 °C worden gemeten, kunnen tot 0,15% groter zijn dan bij de standaard referentietemperatuur van 23 °C die is gespecificeerd in ISO 3601 voor dimensionale metingen van O-ringen. Temperatuurgecontroleerde inspectieomgevingen worden aanbevolen voor precisie-elektronische siliconencomponenten.

Conclusie: Geïntegreerde verwerking voor siliconenrubber van elektronische kwaliteit

De verwerking van siliconenrubber voor de elektronica-industrie vereist precisie in elke fase – van snijden en ontbramen tot reinigen en kwaliteitscontrole. De lage scheursterkte en hoge thermische gevoeligheid van siliconen vereisen andere apparatuurparameters dan die voor NBR, EPDM of FKM-verbindingen. Geautomatiseerde snijmachines met servomotorbesturing, cryogene ontbraming voor dunne siliconenonderdelen en meertrapsreinigingssystemen vormen de standaard verwerkingslijn voor siliconencomponenten van elektronische kwaliteit.

Fabrikanten die de markt voor elektronische siliconen betreden, moeten elke verwerkingsfase valideren met testbatches voordat de volledige productie van start gaat. Daarbij moet met name aandacht worden besteed aan de keuze van de ontbraammethode, gebaseerd op de dikte van de braam en de effectiviteit van de reiniging voor het verwijderen van lossingsmiddelen uit de mal.