Užitečné přípravky a pomůcky pro výrobu a servis v elektronice a elektrotechnice

Užitečné přípravky a pomůcky pro výrobu a servis
v elektronice a elektrotechnice

Ing. Pavel Kozelka,
ELCHEMCo spol. s r. o.

Cílem tohoto příspěvku je podat stručný přehled vybraných základních materiálů úspěšně používaných zejména při výrobě a servisu elektronických a elektrotechnických zařízení. Uplatnění v tomto oboru lidské činnost nalézají úzce specializované výrobky (např. pájecí pasty pro technologii povrchové montáže) i výrobky univerzálního použití (např. lepidla, čisticí přípravky apod.). Často se zde prolínají a doplňují speciální technologie a postupy s běžnými metodami využívanými např. ve strojírenství obecně. V tomto stručném příspěvku je kladen rozhodující důraz na aplikace materiálů souvisejících s elektronikou a elektrotechnikou v praxi. Nejedná se tedy o vyčerpávající informaci ohledně příslušných materiálů.

Měkké pájení

Hlavní roli v procesu měkkého pájení zaujímají kovové pájky s bodem tání nižším než 450 °C. Tyto materiály je možné rozdělit do skupin např. podle chemického složení, bodu tání či použití. Nejznámější a nejběžnější jsou pájky na bázi cínolovo (Sn-Pb) s možnou příměsí např. mědi či stříbra (Cu, Ag). Nejčastěji se dodávají v podobě drátů o různém průměru (běžně 0,4 až 3 mm), ingotů, popř. v podobě pasty.

Nepostradatelnou složkou procesu měkkého pájení jsou tavidla. Nejčastěji jsou již obsažena v jádru pájecího drátu, popř. se nanášejí na pájený spoj z aplikátoru, v podobě pěny, štětcem apod. Tavidla jsou chemické sloučeniny či častěji jejich směsi většinou v kapalné či gelovité podobě. Tavidla v průběhu pájení především čistí pájený povrch, chrání očištěný spoj, zlepšují smáčení pájených povrchů roztavenou pájkou a často rozhodujícím způsobem ovlivňují dlouhodobou kvalitu spoje. Chyba při výběru tavidla může za určitých podmínek (zejména vysoká vlhkost vzduchu) vést k naprosté destrukci pájeného spoje v průběhu několika dnů či týdnů.

Microprint 2004 No Clean Solder Paste je nesesedavá pájecí pasta (obr. 1) na bázi kalafuny. Tato pasta nenabízí pouze zvýšení produktivity, ale s vysokou gelovou a teplotní stabilitou otevírá i novou cestu pro bezolovnaté pájecí systémy. Microprint zaručuje maximální přizpůsobení na substráty typu cín/olovo, měď, zlato/nikl a stříbro. Zajišťuje optimální pájitelnost a minimální provozní problémy při použití cínových pájek Sn62, Sn63 i bezolovnatých alternativ pájek (Sn96 nebo Warton Lead Free TSC – Sn/Ag/Cu), jejichž bod tání je 217 °C.

Jak bezpečně a rychle vypájet integrovaný obvod z desky plošného spoje?
Vhodným řešením je použití měděného lankového splétaného vodiče, tzv. licny SOLDA-mops (obr. 2). Při jeho přiložení na pájecí bod dochází vlivem kapilárního vzlínání k intenzivnímu odsávání roztavené pájky. Tak je omezena možnost utržení pájecího bodu působením podtlaku vakuového odsávacího zařízení. V této souvislosti může být ještě závažnější poškození součástek ukládaných na desky plošných spojů (DPS) statickým elektrickým nábojem, který vzniká při proudění vzduchu (tato jednoduchá pomůcka nabízí snadnou práci i v terénu mimo vybavené pracoviště). Uvedená metoda je vhodná zejména pro desky s velkou hustotou pájecích bodů a rizikem poškození při použití jiného způsobu vypájení.

Fix umožňuje bodové nanášení pájecí kapaliny (flux) na pájecí bod (obr. 3). Jedná se o nízkozbytkový, bezoplachový flux.

Konstrukční lepidla a tmely

Použít lepidla a tmely je možné v celé škále aplikací. S jejich pomocí lze upevňovat rozměrnější součástky na desky plošných spojů, upevňovat vodiče, utěsňovat konektory proti vlhkosti, vytvářet těsnění přímo na ploše, chránit drobné elektronické obvody, opravovat zařízení atd. Pro každou oblast aplikací jsou klíčové jiné požadavky. Pro lepení součástek na desky plošných spojů je důležitá dielektrická pevnost vytvrzeného lepidla a jeho nekorozivní vytvrzování, ale současně i adheze na lepené materiály. Naopak pro lepení mimo elektroniku je kromě adheze důležitá také rychlost vytvrzování, pevnost v roztržení, odolnost proti teplotám nad 200 °C či odolnost vůči olejům.

Dow Corning 3140 RTV Coating (obr. 4) se používá k ochraně součástek citlivých na korozi, osazených desek plošných spojů a k zapouzdřování miniaturních obvodů a konektorů. Typickou aplikací jsou pružné povlaky na osazené plošné spoje, tlustovrstvé hybridní obvody, ochrana oscilátorových krystalů a jiných křehkých materiálů. Dále je tento přípravek využíván k utěsňování kabelových zakončení a k opravám již vytvrzených povlaků silikonových pryží RTV (Room Temperature Vulkanizing). Dielektrická pevnost tohoto materiálu je 20 kV/mm, pružnost je zaručena v rozsahu teplot od –50 do +200 °C.

Silastic 734 RTV Adhesive/Sealant může být použit k lepení a utěsňování v elektronickém průmyslu. Příznivé samovyrovnávání povrchu jej předurčuje zejména k utěsňování jemných spojů, jako jsou např. kabelové vstupy a konektory (tím je zajišťována vodotěsnost). Je také vhodný k vzájemnému slepování kabelů, vodičů a kabelových forem. Dobrá adheze k jiným silikonovým kaučukům se využívá při opravách zařízení, které byly v minulosti zapouzdřeny do těchto kaučuků a zapouzdření bylo např. při opravě narušeno. Dielektrická pevnost je 17 kV/mm, pružnost je v rozsahu teplot od –65 do +265 °C.

Fluorosilikonový elastomer DC 730 v podobě pasty neobsahuje rozpouštědla, používá se především v kosmickém a leteckém průmyslu (u aplikací s palivy). Těsnicí hmota se vytvrdí při pokojové teplotě do podoby tuhé pevné pryže. Elastomer se využívá tam, kde je vyžadována odolnost vůči olejům, palivu a rozpouštědlům. Pružnost je v rozsahu teplot od –55 do +260 °C.

Čisticí přípravky

Také čisticí přípravky mají široké spektrum aplikací. Používají se k čištění desek plošných spojů po pájení, k odstraňování nečistot z optických zařízení, k čištění tiskových šablon, povrchů před lepením, k čištění a konzervaci elektrických kontaktů, k odstraňování lepidel a samolepek, k čištění pracovních ploch, k čištění a konzervaci forem pro vstřikování plastů, k odmašťování různých strojních zařízení atd. Často jsou dodávány ve sprejích, popř. i v kanystrech.

Čisticí plyn AERO DUSTER 105 (obr. 5) je určen pro účinné odstraňování prachu a obdobných nečistot při údržbě a opravách elektronických a m echanických zařízení. Plyn pod tlakem účinně vyfukuje nečistoty z disketových jednotek, konektorů, potenciometrů, soklů integrovaných obvodů (IO), přepínačů, přímých konektorů, audio- a videozařízení, hodinových strojů, čteček, tiskáren, psacích strojů, optických zařízení apod. Je nehořlavý, neobsahuje látky poškozující ozonovou vrstvu CFC (plně halogenované chlorfluorvodíky) ani HCFC.

AEROKLENE 50 je přípravek pro bezpečné a účinné čištění elektroniky, elektrických a jiných choulostivých součástek, desek plošných spojů, kondenzátorů, přesného nářadí, komunikačního vybavení (obr. 5). Odstraňuje vazelíny, oleje, vosky a uhlík z elektronických dílů. Rychle se odpařuje, nezanechává žádné zbytky a nenapadá plasty a kaučuk.

IPA 170 ISOPROPYLALKOHOL obsahuje vysoce čistý izopropanol s malým obsahem vody, který je všeobecně uznáván jako čistič pro elektroniku (normami BS1595, ASTM D770 a DIN53245). S vodou tvoří azeotrop (kapalná směs, která za určitého stálého tlaku vře při konstantní teplotě, a kterou proto nelze rozdělit destilací – pozn. red.), jenž se odpařuje mnohem rychleji než samotná voda a tak rychle a účinně odstraňuje vlhkost. Dále je používán jako vysoce účinný čistič páskových hlav, diskových mechanik, válců fotokopírovacích přístrojů, desek plošných spojů, optického vybavení, čoček, přesného nářadí, choulostivých součástek atd.

Zalévací hmoty (ZH)

Používají se na zalévání nízkonapěťových i vysokonapěťových transformátorů, regulátorů, desek plošných spojů (obr. 6), optoelektronických prvků, vinutí čerpadel, senzorů, hybridních IO, informačních panelů složených z diod LED, automobilové a letecké elektroniky atd. Existují tři základní druhy ZH, které se liší chemickým složením. Chemické složení výrazně ovlivňuje vlastní zpracovatelnost nevytvrzené ZH i konečné elektrické a mechanické vlastnosti po vytvrzení. Jedná se o tři základní skupiny: silikony, polyuretany a epoxidy, které mají špičkové dielektrické vlastnosti. Tyto hmoty jsou samozhášitelné (často s certifikátem UL94 V0) a vyznačují se pružným režimem vytvrzování, tj. při běžné teplotě i zkrácené vytvrzení při vyšší teplotě.

Laky na ochranu osazených desek plošných spojů

Tyto laky jsou určeny pro ochranu osazených desek plošných spojů (DPS) proti vlhkosti a dalším nepříznivým vlivům. Mimo ochranu proti klimatickým vlivům chrání proti různým houbám a mikroorganismům. Dále mechanicky fixují součástky k DPS a chrání je tak proti nepříznivému vlivu vibrací. Podle chemického složení patří mezi základní typy laky na bázi akrylátů, syntetických pryskyřic, včetně silikonových, fluorakrylátů apod.

DC 1-2577 Conformal Coating je vhodný jako ochrana klasických desek plošných spojů, flexibilních plošných spojů, hybridních obvodů na tlustých vrstvách, pro impregnaci porézních substrátů, jako je např. keramika pro zvýšení odolnosti proti vlhkosti.

Charakteristické vlastnosti: pružnost v rozsahu teplot od –65 do +200 °C, dielektrická pevnost 43 kV/mm.

ORGOL 8600 je ochranný lak na bá­zi umělých pryskyřic. Hlavní složka – polykaučuk modifikovaný fenolovou pryskyřicí – zajišťuje vedle vynikajících elektrických a mechanických vlastností i vysokou odolnost proti vodním parám i roz­ličným plísním. Jeho dielektrická pevnost je 58 kV/mm.

Platic Seal je vysoce odolný silikonový ochranný lak pro ochranu desek plošných spojů a jiných elektronických dílů. Pružná transparentní vrstva umožňuje opravy a následné zalakování. Působí jako prevence oblouku ve vysokonapěťových zařízeních, chrání proti oxidaci, korozi i vlhkosti. Specifická rezistivita je 10¹⁶ W/cm, povrchová rezistivita 10¹⁵ W/cm, dielektrická pevnost 20 kV/mm a pracovní teplota do 250 °C. Vytvrzuje se asi 10 min při pokojové teplotě.

Přípravky pro výrobu forem a prototypů

V rámci poskytování servisu či vývoje určitého zařízení je často třeba vyrobit náhradní díly či vývojové vzorky. Přípravky pro výrobu forem a prototypů lze uplatnit rovněž v malosériové výrobě (klasické plastikářské technologie s nákladnými kovovými formami jsou pro uvedené účely nepoužitelné). Použitím materiálů uvedených v dalších odstavcích je možné získat vzorky či kopie v rozmezí několika hodin.

Silastic T-2 je průhledný vysokopevnostní silikonový elastomer na výrobu forem a prototypů. Jeho průsvitný vzhled dovoluje, aby forma byla přesně rozdělena podle dělicích čar, malá viskozita usnadňuje míchání a odvzdušňování a snadné uvolnění formy (obr. 7). Prostředek se vyznačuje velmi malým smrštěním a dobrou stabilitou rozměrů, středně vysokou tvrdostí (40 Shore A), ale je pružný a velmi houževnatý. Jestliže je to požadováno, lze vytvrzování produktu urychlit teplem; navíc může být použit pro technologii lití za vyšších teplot (do asi 250 °C).

Silastic J je silikonová pryž (obr. 8) k vytváření forem o vysoké pevnosti, vyvinutá pro návrh prototypů a výrobu forem. Do vytvrzené silikonové formy může být lito nebo vstřikováno velké množství různých materiálů, např. polyuretan a další reaktivní pryskyřice. Silastic J je dvousložkový materiál složený ze základní složky, která se po smíchání s vytvrzovacím činidlem vytvrdí při pokojové teplotě adiční reakcí.

Přípravky pro zlepšení odvodu tepla

Tyto materiály slouží ke zlepšení odvodu a přenosu tepla. Používají se v elektronice k odvádění tepla z výkonových součástek na chladič, v termoelektrických spínačích u tzv. bílé techniky, při výrobě senzorů teploty, ale i např. k výrobě různých strojních přípravků potřebných ke svařování a tvarování plastů na balicích linkách v průmyslu obalů atd. Jedná se o teplovodivé (kontaktní) pasty nebo o zalévací hmoty. V této souvislosti jsou také zajímavé samolepky pro průběžné měření teploty povrchu sledovaného zařízení nebo nevratné samolepky pro rychlé zjištění vadného zařízení, tužky pro měření teploty atd.

DC 340 heat sink compound je silikonový materiál v podobě vazelíny (obr. 9), který obsahuje velké množství tepelně vodivých oxidů kovů. Tato kombinace zajišťuje velkou tepelnou vodivost, malou tekutost a velkou tepelnou stabilitu. Výsledná látka nevyschne, neztvrdne, nebude se tavit, a to dokonce ani po dlouhodobém vystavení teplotám do 200 °C. Navíc zlepšuje přenos tepla z elektrických a elektronických zařízení na chladič a tím zvyšuje celkovou účinnost přístroje. Tepelná vodivost tohoto přípravku je 1 W/m·K, dielektrická pevnost 21 kV/mm.

DC 3-6385 THERMALLY CONDUCTIVE ENCAPSULANT je hmota navržená pro ochranu proti vlhkosti, účinkům prostředí, mechanickým a tepelným rázům a také proti vibracím, zvláště tam, kde je důležitý přenos tepla a vysoká tvrdost nebo kde je vyžadována velká měrná hustota zalévací hmoty. Hmota je stabilní a pružná od –50 do +200 °C, její dielektrická pevnost je 16 kV/mm.

Antistatická ochrana

Antistatická ochrana má důležitou úlohu nejen v elektronice, ale i v dalších oborech, jako jsou sklady hořlavých či výbušných látek, plynové hospodářství atd. Pro odstranění statických nábojů se používají antistatické čističe, speciální kovové pásky a antistatické nátěrové hmoty.

ANTISTATIC SPRAY 90 pomáhá chránit elektrická zařízení proti vzniku statické elektřiny (splňuje normu EN50081-1 a BS7506-2), substrát po ošetření přípravkem vykazuje nulovou elektrostatickou aktivitu. Je vhodný pro všechny plasty, zušlechtěné kovy a dřevěné povrchy. Vytváří ochrannou antistatickou vrstvu a tak odpuzuje prach. Může být aplikován na elektronické díly k usnadnění jejich vybalování.

ELECTROGUARD E30 je dvousložková antistatická disipativní nátěrová hmota (obr. 13) na amino- a epoxidovém základě. Materiál se snadno aplikuje a udržuje. K nanášení hmoty není třeba využít služeb specializovaných firem ani není zapotřebí speciální vyba­vení. Nevytvrzenou hmotu lze snad­­o odstranit vo­dou. Používá se pro nátěry podlah a zdí v elektronickém průmyslu, v čistých provozech, ve farmaceutických provozech, v manipulačních prostorech pro hořlaviny a výbušniny atd., splňuje normy EN 100 015/1 a MIL B81705C, je vyráběna v souladu s ISO 9001.

Spreje pro servis a údržbu

Sprej LEAK DETECTOR (obr. 10) je určen k bezpečnému a okamžitému zjištění všech plynových a vzduchových netěsností. Odhalí i nejmenší netěsnost i při malém přetlaku – bublinky v povlaku prozradí místo úniku. Užívá se pro odhalování netěsností v potrubí, spojích, ve válcích a vzduchových brzdách, pneumatikách, kompresorech, pryžových člunech apod. Je to tixotropní gel (tixotropie – vlastnost některých koloidních látek přecházet za nezměněné teploty třepáním, ultrazvukem, zářením apod. z pevného stavu do kapalného a zpět; koloidní – látky obsahující částice submikroskopické velikosti – pozn. red.), nezapáchá, snadno a rychle se aplikuje a odstraňuje. Je nehořlavý.

SPATTER RELEASE je speciální sprej pro svařování. Zabraňuje přilepování odstřikujících kapek kovu, poskytuje ochranu svařovanému pracovnímu vybavení a okolním plochám. Je ideální pro automobilový průmysl, autoopravárenství, strojírenskou výrobu a pracoviště údržby.

FLOW DETECTOR je třísložková sada (obr. 15) určená pro rychlou a snadnou vizuální detekci trhlin a podobných defektů na povrchu kovů, slitin, keramiky, skla a většiny plastů. Sada se skládá z čističe, penetrantu a vývojky. Tento přípravek je vhodný pro kontrolu ve výrobním procesu, v automobilovém průmyslu, při kontrole svařování, v opravárenství a při údržbě. Odstraňuje nutnost použití ponorných tanků, bazénů či elektrického detekčního zařízení (ne běžně viditelné trhliny se zviditelní účinkem jasného červeného barviva).

DRY FILM ANTI-STICK SPRAY (obr. 12) vytváří na povrchu předmětu suchý povlak se špičkovými antilepivými a lubrikačními (lubrikant – tenký souvislý povlak z přírodní nebo syntetické pryskyřice, oleje, škrobu či vosku – pozn. red.) vlastnostmi. Obsahuje PTFE (polytetrafluoretylen-teflon), ideální pro použití např. na dopravníkových linkách v potravinářském, papírenském, textilním a plastikářském průmyslu. Suchá vrstva totiž výrazně omezuje tření. Na tento materiál nepůsobí voda, olej nebo rozpouštědla. Výrobek je také vhodný pro použití jako separátor na výlisky tam, kde není možné využít přípravky na bázi silikonových separátorů. Výlisky lze potom bez problémů barvit či pokovovat. V praxi je ověřeno také jeho použití při odlévání zalévacích hmot na bázi polyuretanů, epoxidů a silikonů, výrazně usnadňuje rovněž navlékání tzv. O-kroužků a podobných dílů, zabraňuje ulpění roztavené pájky na kovovém povrchu. Dále je použitelný v elektrotechnice jako přípravek „antitracking„ (zabraňuje vytváření vodivých cestiček na povrchu izolantu).

Sprej SILICON GREASE 70 je víceúčelový lubrikant, izolační a ochranný přípravek. Tvoří jemný, netavící se povlak s vysokou povrchovou rezistivitou a špičkovou odolností proti „trackingu„ a elektrickému oblouku. Vzhledem ke svým dielektrickým vlastnostem zabraňuje jiskření vysokonapěťových dílů a spojů. Účinný je rovněž ke zvýšení odolnosti proti vlhkosti. Může být také použit k usnadňování protahování kabelů, pro mazání pomaluběžných soukolí a jiných pohyblivých dílů. Pracovní teplota je –50 až –200 °C.

SUPER 40 MULTIPURPOSE LUBRICANT je vysoce účinný ochranný lubrikant a odstraňovač vlhkosti. Má čtyři klíčové vlastnosti: špičkové lubrikační vlastnosti, chrání proti rzi a korozi, vytěsňuje vlhkost z elektrických zařízení, obsahuje rychlý a účinný penetrační olej. Je široce použitelný, i při odstraňování vlhkosti ze startovacích kabelů, k čištění a ochraně kovových povrchů, k odstraňování vlhkosti z elektrických zařízení, uvolňování zámků, čepů, pantů, západek a šroubů, při údržbě nástrojů a vrtáků i jako víceúčelový lubrikant. Rychle uvolňuje zarezlé šrouby, matice a ložiska. Lubrikační vrstva je nevodivá a zůstává účinná i při tu­hých mrazech. Nepůsobí na barvy a plasty a je trvale účinný na všech kovech, včetně hliníku.

Sprej SUPER 10 SWITCH CLEANING LUBRICANT je vysoce výkonný čistič spínačů a kontaktů. Odstraňuje vazelínu, mat, oxidační zplodiny a jiné nečistoty z povrchu kontaktů. Na kontaktech vytváří ochrannou, vodivou lubrikační vrstvu, která je odolná proti vysušení a nepřitahuje prach. Odstraňuje pokles napětí mezi kontakty a redukuje elektrický odpor. Omezuje tření mezi kontakty a zabraňuje poškození kontaktů obloukem. Nabízí spojení vysoké kvality elektrického čištění a mechanické lubrikace pro kontakty, spínače a relé.

Sprej SUPER 200 PTFE LUBRICANT – víceúčelový mazací prostředek, který obsahuje PTFE (polytetrafluoretylen-teflon). Pracovní teplota přípravku je –10 až +180 °C, je zvláště vhodný pro tavicí jednotky fotokopírovalcích strojů, kde teploty dosahují 150 až 160 °C. Dále jej lze užít pro mazání zámků, čepů, pantů, řetězů, vedení, spojek, soukolí, přesných součástí. Odstraňuje povrchové znečištění, vytěsňuje vlhkost, zanechává trvanlivý ochranný povlak.

Přípravky pro zpracování plastů

Nedílnou součástí elektronických a elektrotechnických sestav jsou také nejrůznější díly vyrobené z plastů. Zejména se jedná o přípravky k čištění a konzervaci kovových forem, k mazání vyrážecích kolíků a uzávěrů forem, silikonové i nesilikonové separátory atd.

Sprej GREEN MOULD PROTECTIVE (obr. 13) neobsahuje silikon, odstraňuje vlhkost z povrchu formy a působí jako antikorozní ochrana forem při skladování, chrání proti potu z otisků prstů při manipulaci, díky jasné barvě usnadňuje identifikaci, nepraská, je snadno odstranitelný, před dalším použitím formy se nemusí odstraňovat.

Sprej MOULD FLOW IMPROVER (obr. 14) neobsahuje silikon, používá se pro rotační tváření plastů, zlepšuje tok plastů v komplikovaných formách, v rozích, kolem závitů, využívá se pro lepší odvzdušnění u rotačně tvarovaných součástek. Vhodný je i při tvarování horkým vzduchem či otevřeným plamenem. Působí jako separátor při uvolňování z forem, je výhodné jej použít pro ocelové a hliníkové nástroje.

Podrobné informace k uvedeným a dalším materiálům zájemci získají na internetové adrese www.elchemco.cz, popř. přímo ve firmě ELCHEMCo spol. s r. o.