我应该为PCB安装的组件使用哪种胶水以避免振动?


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我想保护安装在PCB上的组件免受振动。我应该使用哪种胶水/物质?振动最容易导致故障的组件是什么?

Answers:


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我的偏好:

  • 中性硫化硅橡胶作为长期的防振和密封剂。预期寿命超过20年。

  • 如果需要初始的机械位置,则在硅橡胶凝固时仅用热胶(热熔胶) 将物体固定在适当的位置。[热胶水是完全不能令人满意的长期解决方案!!!]。


细节:

为了获得长期的生存能力,任何需要比其焊接连接更高的机械强度的东西都应使用“适当的”机械约束,例如支架,安装夹等。

但是,在许多消费产品中,通常将较大的机械物品“固定在位”或由粘合剂机械支撑。正确地做到这一点是一种合法的制造方法,即使有时会遭到“适当”设计师的反对。

亚洲解决方案:亚洲产品中最常见的方法是将白色胶凝结成坚硬的陶瓷白色面漆。它具有良好的初始粘合能力和强度,固化速度快,在数月至一年左右的时间内会严重失效。

西方解决方案:最常见的西方方法是热胶或热熔胶。它具有良好的初始粘合能力,合理的强度,在冷却所需的时间内凝固(数十秒至几分钟,具体取决于量和热导率),并且在数月至一年左右的时间内可悲地失效。人们仍然使用它并说它有多好。

极好的解决方案:中性硫化硅橡胶是一个极好的解决方案。固化后具有良好的粘合能力-这些粘合能力随材料而异,但底漆或特殊变体可用于难加工的材料。它具有合理的强度,但模量低(有些弹力),因此可以极好地抵抗振动和冲击力。凝结时间可能是数分钟至数小时,通常长于短。一旦设置,通常将持续20 ++年。只要不使用胶粘剂,那么长的固化时间就不是问题用于将物体保持在适当位置,但可以增加长期的抗振性。大多数硅橡胶在固化过程中不会流动,因此固化时间并不重要,只是表面会发粘。通常在10到20分钟内发生“皮肤覆盖”。凝结是通过大气水分的作用实现的,因此低湿度会导致凝结时间更长。完全凝结速率取决于水的厚度,典型值为每24小时约3mm的深度。

需要使用胶粘剂进行机械保持或定位的一种出色组合是使用热熔胶“ dab”将物体最初固定在适当位置,然后使用硅橡胶作为长期粘合和抗振剂。

SR具有出色的低模量和长寿命,它是出色的防水和密封剂。但是它们不是蒸气密封剂-蒸气会随着时间的流逝通过SR-液态水不会。因此,它们会“呼吸”-取决于应用程序可能是好是坏。

  • 请注意,在使用电子设备或腐蚀敏感组件的地方,所用的硅橡胶必须中性固化的。“普通” SR是酸固化剂,在凝固过程中会释放出乙酸(闻起来像醋)。在许多情况下,这“还不错”,但是在敏感的应用中会引起腐蚀。

    中性硫化硅橡胶广泛可用,而且成本低廉。大多数是“肟”固化并释放肟和甲醇。前者可能会导致裸铜腐蚀。Oxeme固化剂不适用于聚碳酸酯-使用酒精固化剂。

    较贵的中性固化SR是纯醇固化,并在固化后释放出甲醇。明智的处理就足够了。如果一次使用公斤,请通风良好:-)。

    道康宁公司提供了大多数国家/地区提供的各种SR,并且具有大量可用的技术数据。[除了成为满意的客户外,没有与道康宁公司建立联系]。

我还有许多其他的粘合剂可以为您服务。氰基丙烯酸酯胶凝结速度很快(超级胶,大象胶),在某些应用中会损坏表面,并会随着时间的流逝而脱粘。乳胶和接触胶是低模量的,可以使用。倾向于使用可能产生不利影响的溶剂。还有其他的,但是我发现硅橡胶是整体上最好的。

-硅橡胶与环氧树脂:

我没有提到环氧树脂(ER),Mike推荐使用它而不是硅橡胶(SR)。环氧树脂无疑是非常有用的。它们的“适用期(设置前的可用时间)不到1分钟至数小时,完全固化需要1个小时左右至一天左右的时间。升高的温度会提高固化速率并缩短适用期。ER通常是2锅”-即将使用之前将两种不同的成分混合。SR也有2部分配方,通常设置时间短(几分钟到十分钟的分钟-设计上可能更长)。

我认为这是一个优势,而迈克则将其称为劣势。我们俩都是正确的(都错了吗?:-)),值得理解为什么。

因素是“模量”。模量(更合适的是“弹性模量”)是应力与应变的比率-每次施加力经历的变形量。模量的测量方法多种多样,主要与力和变形的方向有关。在此Wikipedia文章中有关弹性模量的更多详细信息

硅橡胶是“低模量的”-尽管实际值会因设计而有很大差异,但通常遇到的那些值将比典型的环氧树脂“大得多”。麦克和我对此表示同意:-​​)。有待讨论。

环氧树脂通常将以与夹具或托架或机械安装系统相同的方式起作用。它将组件牢固地连接到固定装置或PCB等上。典型的硅橡胶绝不是“果冻状”的-它们设置为硬质橡胶-通常像不如硬性块状橡皮一样柔软-坚固但不像混凝土。橡胶配方的硬度并不直观地与模量*相关,但两者之间的相关性足以使用。橡胶硬度的合适标度​​是“邵氏A”硬度标度。汽车轮胎大约为Shore A 70-相当硬的橡胶。典型的橡皮筋是邵氏A 25-30-相当有弹性。可以将硅橡胶设置为这些极端情况之一,但大多数会处于中间状态,在大多数情况下会趋于变硬。

现在考虑一下,如果您遇到过减振器,防震器,防震安装,汽车发动机安装...-它们具有什么机械特性?您希望它们由哪种材料制成?

  • 如果安装件需要绝对的刚性,不能承受任何程度的挠曲,则需要牢固地安装且相对于安装件没有任何运动-那么硅橡胶可能不是首选的安装材料。

  • 相反,如果通过一定程度的机械隔离与振动,通过分配时空所涉及的力来承受冲击和较大的外部运动或力的能力,通过振动能量的有损传递而使振动传递最小化,免受应力破裂和随着年龄的增长,最小的机械降解是很有价值的,那么硅橡胶将成为严重的竞争者。

阿林(M Alin)询问最需要粘合的东西是什么。
通常这些是

  • 重物在冲击下会施加很大的力(电容器,松动的电池盒,...

    • 插槽中的PCB,边缘连接器,可能在永久冲击下受到“鞭打”的物体。

    • 仅由粘合剂保留或主要由粘合剂保留的物品。

本质上,易于受到冲击或振动而移动并遭受损坏的物体。

橡胶减震器-图像为实时链接

维基百科-肖氏硬度计的
机械师材料-肖氏硬度
肖氏A与肖氏D的比较(可疑!)

(*下面给出了一个将肖氏A与杨氏模量大致相关的公式。在这种情况下不太可能有用。)

在此处输入图片说明


添加了4年:

问:我不理解您的背对背矛盾的说法“应使用'适当的'机械约束装置[...]正确地完成此[粘合剂]是合法的制造方法。“ 正如您提到的那样,粘合剂是极好的选择。如果您想以“一切都应该使用螺母和螺栓”作为引导,那么我将向您指出3M,其粘合剂可以将世界上最高的建筑物的表面固定在上面。

答:我重新阅读或浏览了我写的内容,以了解它们如何融合在一起。
我同意,如果您采用半隔离和(布尔值)两种形式的绝对面值陈述,您会发现一些矛盾。如果您同时考虑了原始问题和我所写的全部内容,那似乎是可以肯定的。我可以更改几句话以消除一些局部矛盾,但是我认为任何希望阅读该主题的人都能获得关于我在说什么的一个非常好的主意[[我说的是否合法是另一个问题:-)]]。

我注意到我注意到高质量的SR(硅橡胶)将“持续20年以上”,并且在该角色中很有用。我对“正确”设计“正确”应用的材料表(当所有假设都成立时,可以在建筑物的设计寿命中用粘合剂“安全地”握住玻璃等物品。

但是,我也知道玻璃板“掉落”在建筑物上,在这里(新英格兰),一个人靠着胶粘剂保留了整个地板高度的窗玻璃,然后掉下来而死了:-(。
即“正确的设计”,“正确的应用”和“有效的假设”在专业设计师的能力范围之内或应该在其范围之内-甚至有时他们会出错。

通常,人们用较少的资源和功能来“设计”紧固系统时,对使用机械紧固件“正确解决”的肯定要比对粘合剂更加确定。

多年来,我一直在许多(中国)工厂生产的500,000种产品上使用粘合剂紧固。的经验教训是有启发性的:-)。
是的,粘合剂占有一席之地。
是的,我用它们。
而且,是的,我总是很警惕,并且知道会发生什么。


您能告诉我们道康宁的零件号吗?您还可以告诉我们“亚洲解决方案”的材料吗?谢谢,美国Pravardhan
dhanu85 2014年

@ dhanu85您需要从可用的内容中自行决定。就像我上面说的:(1)请注意,在使用电子设备或腐蚀敏感组件的地方,所用的硅橡胶必须是中性固化的。(2)道康宁公司提供了大多数国家/地区提供的各种 SR,并且具有大量可用的技术数据。| 道康宁在全球范围内都可以与您交谈,并且很容易交谈。
罗素·麦克马洪

我不理解您的背对背矛盾的说法“应使用'适当的'机械约束装置[...]正确地完成[粘合剂]是合法的制造方法“。正如您提到的,粘合剂是专为它而设计的。如果您想以“一切都应该使用螺母和螺栓”作为引导,那么我将向您指出3M,其粘合剂可以将世界上最高的建筑物的表面固定在上面。
尼克T

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@NickT-我重新阅读或浏览了我写的内容,以了解它们如何融合在一起。我同意,如果您采用半隔离和(布尔值)两种形式的绝对面值陈述,您会发现一些矛盾。如果您同时考虑了原始问题和我所写的全部内容,那似乎是可以肯定的。我可以说几句话以消除一些局部矛盾,但是我认为任何人在阅读本章的事物上寻求建议都会对我在说的话有一个非常好的主意[[我说的是梵语是另一个问题:-)]]。|| 即....
拉塞尔·麦克马洪

@NickT ....我注意到我注意到高质量的SR(硅橡胶)将“持续20年以上”,并且它们在该角色中很有用。我对“正确”设计“正确”的想法感到满意。当所有的假设都有效时,可以用粘合剂“安全地”固定施加的材料片(例如玻璃),以确保建筑物的设计寿命。我也知道玻璃板“掉落”在建筑物上,在这里一个人靠在一块粘着的留着的玻璃板上摔死了,然后掉下来:-(。即“正确的设计”和“正确的应用”以及“有效的假设”……
Russell McMahon

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回顾我在航空航天业的时代,那些“基本上”平坦地安装在PCB上的小型组件(即通孔轴向电阻器,二极管,DIP IC等)不需要像SMD组件那样经过特殊处理。用环氧树脂粘合剂将较大的组件(例如径向电容器)和安装在PCB上的组件(晶体管等)固定在适当的位置。硅橡胶(RTV)仅用于固定预设锅螺钉,因为它易弯曲,并且不能提供足够的抗振动应力保护。

使用防震架(丁腈橡胶等)将PCB固定在机箱上。保形涂层可能也提供了一些额外的保护。


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小型SMD可能不需要机械固定,因为它们的重量轻(通常为毫克),几乎不会对焊接施加力。(一个0402薄膜芯片电阻器的重量恰好为1mg。)

对于较大的部件,例如大型电解质,我不会使用保持弹性的胶水。这种胶水虽然振幅较低,但仍允许零件振动。即使长时间处于这些较低的振幅下,它们也可能由于蠕变而导致焊接破裂。
如果在胶水干燥时焊接会在应力下进行,则在非弹性固定的情况下也可能会发生蠕变,但这并不像振动应力那样严重。


3

一般而言,大多数设备在焊料上具有足够的表面张力,即使在高温和大振动下也可以将组件固定在适当的位置。风险最大的将是笨重的零件。如果您有任何大型的SMD电解电容器,我会通过任何连接器使它们通孔化。

我能想到的SMD工作中胶水的唯一用途是用它来防止组件在烤箱回流期间掉落。


该设备应在什么样的工作温度范围内工作?
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