Doradztwo, innowacje, jakość

Main Menu
Main Menu

EN

Kleje termotopliwe w produkcji elektroniki i wiązek kablowych – co warto wiedzieć przed doborem

Kleje hot melt w elektronice to temat, który pojawia się w rozmowach z technologami najczęściej przy trzech okazjach: przy projektowaniu nowego wyrobu, przy problemach z istniejącym procesem albo przy audycie kosztów. W każdym z tych przypadków punkt wyjścia jest ten sam – klej musi spełniać wymagania termiczne i chemiczne konkretnej aplikacji, a nie być dobrany przez analogię do tego, co działało w innym procesie.

Elektronika i wiązki kablowe to branże, w których margines błędu przy doborze kleju jest wyjątkowo wąski. Klej EVA mięknie w 60°C – w kablu biegnącym przy silniku samochodowym złącze rozpadnie się podczas pierwszego lata. Klej o wysokiej emisji VOC w szczelnej obudowie może powodować korozję styków. Złe uszczelnienie wiązki kablowej skutkuje wilgocią w złączu i awarią po miesiącach eksploatacji. To nie teoria – to scenariusze, które zdarzają się w zakładach produkcyjnych.

Gdzie w elektronice i kablownictwie stosuje się kleje hot melt

Zanim przejdziemy do doboru, warto ustalić, o jakich aplikacjach mówimy. Kleje termotopliwe w tej branży trafiają do kilku bardzo różnych procesów.

Uszczelnianie i zalewanie wiązek kablowych. Przy produkcji wiązek kablowych – samochodowych, przemysłowych, urządzeń AGD – klej nanoszony jest na połączenia złączy, miejsca wprowadzenia kabla do obudowy i punkty mocowania. Zadanie: uszczelnienie przed wilgocią, wibracjami i kurzem, a nie łączenie mechaniczne.

Mocowanie elementów w elektronice. Cewki, transformatory, kondensatory, moduły na PCB – w urządzeniach narażonych na wibracje stosuje się klej jako zabezpieczenie mechaniczne elementów, które nie mogą się poluzować w eksploatacji. To aplikacja, w której klej musi wytrzymać cykle termiczne i wibracje przez kilkanaście lat.

Zalewanie płytek PCB. Przy produkcji elektroniki przemysłowej i motoryzacyjnej, płytki PCB zalewane są klejem PA (poliamidowym) w celu ochrony przed wilgocią, kurzem i wibracjami. Klej tworzy warstwę ochronną na całej powierzchni płytki.

Klejenie i uszczelnianie obudów. Obudowy urządzeń elektronicznych – szczególnie przeznaczonych do pracy w trudnych warunkach (IP65, IP67) – uszczelniane są klejem hot melt wzdłuż linii podziału. Klej nakładany jest w złącze przed montażem pokrywy.

Kleje PA (poliamidowe) – dlaczego są standardem w elektronice i kablownictwie

Klej poliamidowy PA to podstawowy typ kleju hot melt stosowany w elektronice i produkcji wiązek kablowych. Wynika to z kombinacji właściwości, których nie mają kleje EVA ani PO:

Odporność termiczna do 150–200°C w zależności od receptury. Wiązki kablowe przy silniku, elementy na PCB w urządzeniach grzewczych, zalewanie modułów pracujących w podwyższonej temperaturze – EVA w żadnej z tych aplikacji nie wchodzi w grę. PA tak.

Doskonała adhezja do metali i tworzyw technicznych. Klej PA klei aluminium, stal, miedź, PA66, ABS, PBT, PPS bez podkładów aktywujących. W wiązce kablowej to istotne, bo złącze i oplot kabla to często kilka różnych materiałów jednocześnie.

Odporność chemiczna. Kleje PA wykazują dobrą odporność na oleje mineralne i syntetyczne, paliwa i środki czyszczące – właściwość krytyczna przy zastosowaniach motoryzacyjnych.

Wysoka czystość chemiczna. Kleje PA stosowane w elektronice projektowane są z minimalizacją substancji mogących powodować korozję styków elektrycznych. Emisja VOC i substancji jonizujących to parametry, które należy potwierdzić w karcie technicznej przed zastosowaniem przy PCB.

Temperatura aplikacji kleju PA wynosi 170–220°C, co wymaga agregatów klejowych z odpowiednim zakresem grzania. Do precyzyjnej aplikacji przy małych elementach elektronicznych i miejscach trudnodostępnych stosuje się systemy ITW Dynatec Melt-on-Demand – więcej o aplikatorach i agregatach.

Uszczelnianie wiązek kablowych – inne wymagania niż przy mocowaniu elementów

Uszczelnianie złączy kablowych i miejsc wejścia kabla do obudowy to aplikacja, w której podstawowym wymaganiem jest penetracja – klej musi wniknąć między żyły, wypełnić przestrzenie między izolacją a obudową złącza i związać bez pęcherzy powietrza.

Przy tej aplikacji klej PA stosowany jest w niskiej lepkości w temperaturze aplikacji. Wysoka temperatura aplikacji (180–220°C) obniża lepkość kleju do wartości, przy których materiał swobodnie wypełnia przestrzenie w złączu. Ważne: temperatura złącza podczas aplikacji musi być niższa niż temperatura odkształcenia izolacji kabla – każdy kabel ma swoją klasę temperaturową i nie można jej ignorować.

Do uszczelniania wiązek kablowych stosuje się również kleje PUR reaktywne tam, gdzie wymagana jest odporność na długotrwałe zanurzenie w wodzie (złącza podwodne, sensory w układach ABS, elementy podwozia). PUR po utwardzeniu jest wodoszczelny przy prawidłowym nacisku aplikacji.

Zalewanie płytek PCB klejem PA – co decyduje o jakości

Zalewanie płytek PCB (conformal coating metodą hotmelt) to aplikacja wymagająca największej precyzji w całym obszarze elektroniki. Klej nakładany jest na płytkę z zamontowanymi elementami i musi wypełnić przestrzeń między elementami a podłożem bez mostków między ścieżkami, bez opadania z pionowych elementów i bez bąbli.

Kilka parametrów decyduje o jakości zalania:

Lepkość kleju w temperaturze aplikacji. Zbyt wysoka – klej nie wnika między elementy, zostają niezabezpieczone kieszenie. Zbyt niska – klej rozlewa się za szeroko i tworzy mostki. Dla każdej receptury PA producent podaje lepkość w temperaturze aplikacji; dobór odbywa się przez próby z konkretną płytką.

Temperatura płytki podczas zalania. Podgrzanie płytki PCB przed zalaniem zmniejsza różnicę temperatur między klejem a podłożem, co spowalnia krzepnięcie i daje więcej czasu na równomierne wypełnienie. Przy zalewaniu na zimną płytkę klej krzepnie zanim wniknie między małe elementy.

Czas między zalewaniem a kontrolą. Klej PA po schłodzeniu tworzy twardą, kruchą warstwę. Pierwsze testy mechaniczne można przeprowadzić po kilkudziesięciu minutach, ale pełna wytrzymałość mechaniczna pojawia się po 24 godzinach.

EVA w elektronice – gdzie tak, a gdzie absolutnie nie

Klej EVA nie jest automatycznie wykluczony z elektroniki, ale jego zakres zastosowań jest wąski. Tam, gdzie temperatura eksploatacji elementu nie przekroczy 50–55°C, a wymagania chemiczne są łagodne – EVA może być stosowany jako klej mocujący lub uszczelniający obudowy urządzeń niskotemperaturowych: pilot TV, waga kuchenna, urządzenia AGD bez elementów grzewczych.

Tam, gdzie temperatura eksploatacji przekroczy 60°C, jest kontakt z olejami lub środkami chemicznymi, albo wymagana jest wieloletnia trwałość przy cyklach termicznych – EVA nie wchodzi w grę. Dokładnie ta sama zasada, co w motoryzacji: temperatura mięknienia EVA jest za niska.

Granica jest ostra i nie ma tu obszaru szarego. Klej EVA przy silniku samochodowym lub przy grzałce piekarnika to błąd doboru, który ujawni się w warunkach eksploatacyjnych – nie na linii produkcyjnej.

Testowanie kleju przed wdrożeniem w elektronice – dlaczego to krok niezbędny

W elektronice i kablownictwie, inaczej niż przy klejeniu opakowań kartonowych, nie wystarczy sprawdzić siły odrywania kleju od substratu. Wyroby elektryczne i elektroniczne podlegają normom dotyczącym odporności na czynniki środowiskowe, które trzeba przejść z klejem wdrożonym do procesu.

Typowe testy przy wdrożeniu kleju do wyrobów elektronicznych:

Cykl temperaturowy: wyrób poddawany jest wielokrotnym cyklom między temperaturą minimalną i maksymalną. Klej musi zachować integralność złącza przez cały cykl.

Test wilgotnościowy: przy uszczelnianiu złączy kablowych – próba szczelności po narażeniu na wilgoć i kondensację.

Odporność na drgania: szczególnie przy mocowaniu elementów na PCB – klej nie może prowadzić do zmęczeniowego pęknięcia połączeń lutowanych przy wibracji.

Migracja jonowa: przy zastosowaniach PCB – klej nie może emitować substancji jonizujących, które powodowałyby korozję ścieżek.

Certyfikacja napięciowa wg standardu UL (Underwriters Laboratories): przy wyrobach elektrycznych i elektronicznych kierowanych na rynek USA wymagana jest certyfikacja UL dla kleju – obejmuje odporność na napięcie, właściwości palności i zachowanie w warunkach przeciążeń elektrycznych. Dynamic HT dostarcza dokumentację zgodności dla receptur stosowanych w certyfikowanych wyrobach.

Dynamic HT dostarcza kleje PA DynaMelt z kartami technicznymi zawierającymi dane wyjściowe do testów wdrożeniowych. Próbki do testów procesowych dostępne na zapytanie – kleje poliamidowe.

FAQ – kleje hot melt w elektronice i kablownictwie

Jaki klej hot melt stosuje się do uszczelniania wiązek kablowych? Standardem są kleje poliamidowe PA – odporność termiczna do 150–200°C, doskonała adhezja do metali i tworzyw technicznych (PA66, ABS, PBT), odporność na oleje i paliwa. Do aplikacji wymagających wodoszczelności po pełnym utwardzeniu stosuje się kleje PUR reaktywne. Klej EVA nie jest odpowiedni do wiązek kablowych w motoryzacji ze względu na zbyt niską odporność termiczną.

Czy klej termotopliwy może być stosowany na PCB bez ryzyka korozji styków? Tak – przy użyciu receptur o wysokiej czystości chemicznej i niskiej emisji VOC. Kleje PA stosowane do zalewania PCB w elektronice przemysłowej i motoryzacyjnej projektowane są z minimalizacją substancji mogących powodować migrację jonową i korozję ścieżek. Przed wdrożeniem wymagane są testy migracji jonowej dla konkretnej receptury i płytki.

Dlaczego klej PA wymaga wyższej temperatury aplikacji niż EVA? Kleje PA mają wyższą temperaturę topnienia niż EVA ze względu na budowę chemiczną łańcuchów poliamidowych. Temperatura aplikacji 170–220°C daje lepkość kleju, przy której materiał skutecznie penetruje złącza kablowe i przestrzenie między elementami PCB. Niższe temperatury nie stopią kleju PA wystarczająco, albo dadzą zbyt wysoką lepkość do penetracji.

Czy klej hot melt zastępuje żywice epoksydowe przy zalewaniu elektroniki? Klej PA hot melt i żywice epoksydowe to rozwiązania przeznaczone do różnych zastosowań. Klej PA stwardnieje szybko (sekundy do minut), jest odwracalny termicznie przy ponownym podgrzaniu (umożliwia naprawy), ale ma niższą wytrzymałość mechaniczną niż utwardzona epoksydka. Epoksydka tworzy złącze nieodwracalne o wyższej wytrzymałości, ale wymaga czasu utwardzania i eliminuje możliwość naprawy. Wybór zależy od wymagań wyrobu i procesu serwisowego.

Jak dobrać klej PA do konkretnego złącza kablowego? Parametry do ustalenia przed doborem: temperatura eksploatacji złącza (max i min), materiały złącza i kabla, wymagania wodoszczelności (IP), narażenie na chemikalia, wymagana penetracja kleju między żyły. Na podstawie tych danych handlowiec Dynamic HT dobiera recepturę kleju PA DynaMelt i rekomenduje aplikator do tego zastosowania.

Potrzebujesz kleju PA do produkcji wiązek kablowych lub zalewania PCB? Skontaktuj się z handlowcami Dynamic HT – doradzimy recepturę, dostarczymy próbki do testów i dobierzemy urządzenie do aplikacji.

Dynamic HT Sp. z o.o. | tel. +48 71 726 24 21 | office@dynamic-ht.com