Полное руководство по литью под низким давлением (ЛНД)

Поскольку электронные устройства продолжают развиваться в направлении миниатюризации, высокой чувствительности и высокой интеграции, требования к процессам инкапсуляции становятся все выше и выше. Традиционная заливка и литье под высоким давлением имеют некоторые недостатки, такие как длительные циклы обработки, чрезмерные отходы материала, сложные операции и тенденция вызывать термический удар или механическое повреждение электронных компонентов. В этом случае литье под низким давлением (LPM) стало более подходящим решением для инкапсуляции.

В этой статье будут представлены принципы работы литья под низким давлением, общие платформы LPMS (системы литья под низким давлением) и типы оборудования, основные используемые материалы, типичные направления применения и другие материалы. Между тем, мы также объясним основные характеристики машины литья под низким давлением и компаунда для литья под низким давлением. Независимо от того, являетесь ли вы инженером, покупателем или разработчиком продукта, это руководство поможет вам получить полное представление о ценности и применении технологии литья под низким давлением.

Что такое литье под низким давлением (ЛНД)?

Литье под низким давлением (LPM) — это процесс инкапсуляции электронных компонентов. Он использует технологию литья под низким давлением и термоплавкие клеевые материалы для инкапсуляции и защиты чувствительных компонентов, таких как печатные платы, датчики и жгуты проводов.

В отличие от традиционного литья под давлением, которое требует высокой температуры и высокого давления и может легко повредить компоненты, системы литья под низким давлением работают в гораздо более щадящих условиях, обычно в диапазоне от 1.5 до 40 бар, а диапазон температур составляет от 180 до 240 °C. Это более щадящее и не вызывает термического или механического напряжения компонентов.

В этом процессе используются термопластичные материалы для литья под низким давлением, такие как полиамид и полиолефин. Эти материалы обладают превосходной текучестью и могут легко заполнять формы даже при низком давлении. Как компаунды для литья под низким давлением, они могут равномерно покрывать компоненты и образовывать защитное уплотнение, предотвращая воздействие влаги, пыли или других факторов окружающей среды на компоненты.

В целом, литье под низким давлением является более чистым, эффективным и более экологичным методом инкапсуляции. Он может служить альтернативой эпоксидной заливке, силиконовой инкапсуляции и литью под высоким давлением и особенно подходит для электронных изделий, требующих точной защиты.

Машины и платформы LPMS

Для обеспечения стабильных и последовательных результатов формования, литье под низким давлением обычно использует специальные машины для литья под низким давлением. Эти машины, как правило, являются частью системы литья под низким давлением (LPMS). Система обычно включает в себя резервуар для сырья, шестеренчатые насосы, нагревательный блок и механизм зажима формы.

Традиционное оборудование для литья под давлением использует шнековые питатели, которые требуют высокого давления и сложного управления. Машина для литья под низким давлением использует шестеренчатые насосы для подачи, которые могут более точно контролировать расход и давление материала для литья под низким давлением. Таким образом, компоненты могут быть инкапсулированы более бережно, избегая повреждений, вызванных высокой температурой или высоким давлением.

Ведущие поставщики платформ LPMS, представленные в настоящее время на рынке, включают:

•  LPMS США

•  Платформа Henkel TECHNOMELT®

•  Производство кависта

•  Системы MoldMan™

Эти компании предлагают разнообразные системы литья под низким давлением, подходящие для различных производственных нужд. От разработки прототипов мелкосерийного производства до крупномасштабного производства, они широко используются в различных отраслях, таких как автомобилестроение и здравоохранение.

Распространенные материалы, используемые при литье под низким давлением

Успех литья под низким давлением во многом зависит от выбранных материалов для литья под низким давлением. Эти компаунды для литья под низким давлением должны обладать превосходными комплексными характеристиками, включая хорошую текучесть при низком давлении, сильную адгезию к электронным компонентам, термостойкость при нагревании, а также сильную устойчивость к воздействию окружающей среды, такую ​​как водонепроницаемость, пыленепроницаемость и химическая стойкость. Только при соблюдении этих требований можно обеспечить стабильность процесса литья под низким давлением и надежность готовых изделий.

Распространенные материалы для литья под низким давлением приведены в следующей таблице:

Все вышеупомянутые материалы для литья под низким давлением являются термопластичными. Они могут размягчаться и течь при нагревании и затвердевать и застывать при охлаждении. Большинство материалов сертифицированы как огнестойкие UL 94 V-0 и соответствуют стандартам защиты окружающей среды RoHS и REACH. В настоящее время они являются наиболее широко используемыми материалами для литья под низким давлением.

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый  - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.

Процесс формования под низким давлением

Литье под низким давлением — это быстрый и щадящий процесс инкапсуляции электроники. Весь процесс обычно включает следующие этапы:

Вставить компоненты

Аккуратно поместите электронные компоненты, которые необходимо инкапсулировать, например, открытые печатные платы, разъемы или жгуты проводов, в полость формы. Конструкция формы должна обеспечивать стабильное расположение компонентов, чтобы избежать смещения или механического повреждения.

Впрыскиваемый материал

Компаунд для литья под низким давлением, предварительно нагретый до расплавленного состояния, впрыскивается в форму с помощью специализированной машины для литья под низким давлением. Давление впрыска контролируется в диапазоне от 1.5 до 40 бар. Процесс впрыска является щадящим и стабильным, что гарантирует отсутствие повреждений компонентов.

Инкапсуляция

Материалы для литья под низким давлением равномерно текут в форме и аккуратно инкапсулируют весь электронный компонент. Благодаря своим естественным адгезионным свойствам они автоматически прилипают к поверхности компонентов, достигая превосходного эффекта герметизации и структурной защиты, а также предотвращая проникновение внешних факторов, таких как влага, пыль и механические удары.

Охлаждение

После впрыска материал быстро охлаждается и затвердевает в форме. Поскольку используемый материал является термопластиком, он может течь после нагрева и быстро затвердевать при охлаждении, без необходимости долгого ожидания.

выбрасывание

После завершения охлаждения откройте форму и выньте готовое изделие. Поверхность изделия чистая и аккуратная, не требующая последующей отделки, и может сразу поступать на этап функциональных испытаний или сборки.

Основные характеристики и преимущества литья под низким давлением

Литье под низким давлением (LPM) — это эффективный и безопасный процесс инкапсуляции электроники. Он особенно подходит для защиты прецизионных электронных компонентов, таких как печатные платы, датчики, антенны и жгуты проводов. По сравнению с традиционной эпоксидной заливкой или литьем под высоким давлением литье под низким давлением в целом мягче, быстрее и эффективнее.

Вот основные технические характеристики и практические преимущества литья под низким давлением:

Работа при низком давлении: Системы литья под низким давлением работают при давлении 1.5–40 бар, что исключает механическое повреждение хрупких деталей.

Низкотемпературная обработка: Материалы для литья под низким давлением плавятся и текут при температуре 180–240 °C, что позволяет избежать повреждения паяных соединений или термочувствительных деталей.

Сильная адгезия: Компаунды для литья под низким давлением склеиваются непосредственно с поверхностью деталей без грунтовки или обработки поверхности.

Высокий уровень защиты: Формованные детали могут достигать уровней защиты IP67–IP69, обеспечивая отличную устойчивость к воде, пыли и химикатам — идеально подходит для автомобильной, медицинской и других сложных сред.

Поддерживает сложные структуры: Подходит для инкапсуляции трехмерных форм и мелких деталей, отвечая требованиям высокоточной упаковки.

Быстрый цикл формования: Весь процесс занимает всего 20–60 секунд, что намного быстрее, чем заливка эпоксидной смолой, на застывание которой требуются часы.

Низкий уровень отходов: Машины для литья под низким давлением используют шестеренчатые насосы для точного управления потоком, сводя к минимуму отходы материала.

Следующий немедленный шаг: После охлаждения материал быстро затвердевает, и изделие можно сразу отправлять на испытания или сборку — ждать не нужно.

Материал становится жильем: Материалы для литья под низким давлением сами по себе образуют окончательную защитную оболочку, поэтому дополнительная оболочка не требуется.

Снижение долгосрочных затрат: Хотя машины для литья под низким давлением требуют более высоких первоначальных инвестиций, в долгосрочной перспективе они сокращают трудозатраты, расход материалов и время, что снижает общую стоимость владения.

Экологичность и устойчивость: Используемые термопластиковые материалы подлежат вторичной переработке, а процесс производит минимальные выбросы. Он также соответствует экологическим стандартам RoHS и REACH.

В целом технология литья под низким давлением обеспечивает как отличную защиту компонентов, так и большую эффективность производства, что делает ее одним из лучших вариантов инкапсуляции в современном производстве электроники.

Применение литья под низким давлением

Литье под низким давлением, благодаря своему щадящему процессу и превосходным защитным свойствам, широко используется во многих отраслях промышленности, особенно в случаях, когда требуется защита прецизионных электронных компонентов.

Основные области применения:

Литье под давлением электроники и печатных плат (литье под давлением печатных плат)

Инкапсуляция печатных плат

Водонепроницаемые модули, такие как USB-накопители, модули питания и RFID-метки

Общая защита печатных плат от влаги, пыли и вибрации

Автомобильная промышленность

Инкапсуляция подкапотной электроники для защиты от тепла и масла

Защита датчиков в салоне от пыли и ударов

Формование компонентов аккумуляторов электромобилей для обеспечения изоляции и безопасности

Медицинское оборудование

Используется в оксиметрах, мониторах и диагностических датчиках.

Обеспечивает безопасность и защиту чувствительной электроники

Промышленная и бытовая электроника

Умные домашние продукты, такие как замки и датчики

Дроны, GPS-трекеры, носимые устройства

Жгуты проводов и кабельные сборки для большей прочности и снятия натяжения

Литье под низким давлением отлично подходит для мелкосерийного и среднесерийного производства, а также для таких быстро развивающихся отраслей, как производство электромобилей (ЭМ) и Интернет вещей (IoT).

Заключение

Литье под низким давлением меняет способ инкапсуляции электронных компонентов. По сравнению с традиционным процессом, это быстрее, точнее и экологичнее. Литье под низким давлением стало идеальной альтернативой эпоксидной заливке и литью под высоким давлением.

Этот процесс использует оптимизированные материалы для литья под низким давлением и сочетается с передовым оборудованием LPMS, что может помочь производителям снизить производственные затраты и повысить надежность продукции. И ускорить общую скорость производства.          

Если вам необходимо упаковать чувствительные электронные компоненты или вы хотите упростить и повысить эффективность производственного процесса, то стоит рассмотреть возможность использования технологии литья под низким давлением.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Какой материал для литья под низким давлением является наилучшим для инкапсуляции печатных плат?

Материалы на основе полиамида обычно используются для литья под давлением печатных плат из-за их превосходной адгезии, влагостойкости и термостойкости. Для устойчивых применений также набирают популярность биополиамиды.

2. Чем машины LPMS отличаются от традиционных машин для литья под давлением?

Машины для литья под низким давлением используют шестеренчатые насосы и требуют значительно более низкого давления (1.5–40 бар) по сравнению с традиционными винтовыми системами (350–1300 бар). Они оптимизированы для литья под низким давлением и чувствительных компонентов.

3. Может ли литье под низким давлением полностью заменить заливку?

Да, во многих приложениях. Литье под низким давлением обеспечивает лучшее время цикла, более простую автоматизацию и меньшие отходы материала по сравнению с заливкой, обеспечивая при этом равную или лучшую защиту.

4. Подходит ли LPIM для крупносерийного производства?

Да. Первоначально они использовались для мелкосерийных тиражей, но современные системы литья под низким давлением и автоматизированные платформы теперь поддерживают высокопроизводительные среды.

5. Каков жизненный цикл компаундов для литья под низким давлением?

Большинство материалов для литья под низким давлением имеют срок годности более 2 лет при правильном хранении. После формования они обеспечивают длительную защиту и стабильность в жестких условиях эксплуатации.