パッケージの封止:スイッチとリレーのポッティングとフラット リボン

電子機器に気密シールを作成するその他の方法

前回は、電子製品のガラスと金属の密閉を真空気密にすることの重要性についてお話ししました。同様に、ポッティング (カプセル化とも呼ばれます) と呼ばれる方法は、ソリッド ステート リレーで使用される半導体のフラット リボンを含む、電子スイッチング デバイス用の密閉パッケージを作成するために製造でよく使用されます。

ポッティングとは?

ポッティングでは、電子部品またはアセンブリは、固体またはゼラチン状の化合物で完全に覆われ、衝撃や振動に対する耐性を提供し、ほこりやその他の汚染物質、湿気や腐食剤を寄せ付けません。この方法では通常、電子部品をシリコン、エポキシ、ウレタンなどの液体誘電体に浸漬または注入し、硬化させます。ボイドのないポッティングの場合、樹脂がまだ液体である間に製品を真空チャンバーに入れることができます。真空を引いて保持し、内部の空洞とレジンから空気を引き抜きます。次に解放すると、大気圧が空隙をつぶし、液体レジンを隅々まで押し込みます。

誘電体ポッティングは、電子性能のために、また固体電子部品を環境的および機械的損傷から保護するために広く使用されています。追加のボーナスとして、ポッティングは多くの場合、アセンブリを一緒に保持する構造も提供します.

フラット リボンと半導体:ソリッド ステート リレーの背後にある力

今日のスイッチング アプリケーションの多くは、ソリッド ステート リレー (SSR) を使用して電力回路を制御し、完成させています。フラット リボン上のパワー半導体デバイスを使用して、最大約 100 アンペアの電流を切り替えます。 SSR は電気機械式リレーよりも高速です。さらに、磨耗する可動部品がなく、カーボンに穴が開いたり蓄積したりする接点がないため、SSR は使用量に関係なく、寿命が長く、出力抵抗が一定です。

パワー半導体は、個々のディスクリート デバイス、またはフラット リボン上に配列された集積回路で構成され、スイッチ モード電源などの高電流または高電圧アプリケーションのスイッチまたは整流器として使用されます。一般的なパワー デバイスには、パワー ダイオード、サイリスタ、MOSFET、絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT) などがあります。

ヒートシンクと半導体からの熱の除去

半導体は高温では十分に機能しないため、SSR のパワー デバイスには、高温と熱サイクルによって発生する熱を除去するためのヒートシンクが必要です。パッケージングは​​、熱を外部環境に伝導することにより、半導体デバイスから熱を除去する手段を提供します。パワーデバイスをヒートシンクに取り付けることで、動作損失による熱も除去されます。さらに、パッケージングは​​、機械的衝撃、振動、湿度、外部磁場などの要因に対する半導体デバイスの感受性を低下させるのに役立ちます。

ポッティングは、フラットリボンを使用するものを含め、半導体コンポーネントのパッケージを作成するためによく使用されます。密閉パッケージングは​​、半導体ダイをパッケージのキャビティに配置し、真空引きすることによっても実現できます。その後、パッケージはセラミックまたは金属キャップで密閉されます。

ガラスと金属のシールの場合と同様に、パッケージ材料の熱膨張がシリコン半導体デバイスの熱膨張と適合していることを確認することが重要です。同様に、フラット リボンに割れ目、ひび割れ、または密封されたパッケージの完全性を危険にさらす可能性のあるその他の表面状態がないことを確認することが重要です。渦電流試験 (ECT) と共に慎重な目視検査をフラット リボンに対して実行して、表面および表面下の欠陥がないことを確認できます。 (ECT の詳細については、前回のブログをご覧ください。または、Metal Cutting Corporation にお問い合わせください。)

さらに、ポッティング樹脂が電子部品に直接注入される場合、精密製造装置が適切な材料の比率を提供し、内部のデリケートな半導体デバイスを傷つけることなく気密パッケージを形成するように正しくプログラムされていることを確認することが重要です。 .

水銀スイッチの封印

一般的にポッティングされるもう 1 つの電子デバイスは、水銀スイッチです。名前が示すように、水銀スイッチは少量の液体水銀を使用して電気回路を開閉します。水銀の 1 滴でも重力に非常に敏感であるため、水銀はシンプルで力の少ないスイッチング メカニズムに独自の感知機能を提供します。

水銀スイッチは、水銀ビーズを含む密封されたガラス エンベロープ内の 1 セット以上の電気接点で構成されています。エンベロープには、空気、不活性ガス、または真空が含まれている場合もあります。水銀スイッチは、スイッチが傾いたときに回路を完成または遮断し、水銀が一連の接点に触れたり離れたりします。スイッチには複数の接点セットが含まれている場合があり、さまざまな角度でさまざまなセットを閉じて、さまざまな方向の動きを感知します。

水銀は有毒な金属であり、その使用と廃棄は厳しく規制されているため、水銀スイッチの以前のアプリケーションの多くは長年にわたって置き換えられてきました。たとえば、照明制御やアンチロック ブレーキ システムなどの新車での使用は、10 年以上前に米国で中止されました。ただし、水銀スイッチは、建設機械の横転または転倒警告に使用される傾斜スイッチなどの安全装置において、依然として重要な役割を果たしています。航空機では、電気駆動の姿勢指示計 (別名、人工地平線) は、依然として水銀スイッチを使用してジャイロ軸を垂直に保ちます。マーキュリー スイッチは、一部の自動販売機の傾斜アラームとしても使用されており、自動販売機が揺れたり傾いたりすると、スイッチを作動させてアラームを鳴らします。

堅実な結論

電球のガラスと金属の結合、ソリッド ステート リレーのフラット リボンで構成された半導体のポッティング パッケージ、または水銀スイッチのエンベロープについて話している場合でも、シールが気密であることを確認することが重要です。 .適切なパートナーと協力することで、このような重要な電子部品やプロセスがサプライ チェーンに沿ってテストされ、望ましい最終結果が得られるようになります。

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