Articles tagged with: plazma atmosferyczna

Dendryty w elektronice

Dendryty w elektronice 1 Autor: Grzegorz Szypulski.-

Dendryty w elektronice 1
Autor: Grzegorz Szypulski.-

Dendryt, czym jest dendryt? Pojęcie dendryt możemy spotkać w wielu dziedzinach nauki: metalurgii, biologii, krystalografii. Wywodzi się z greckiego słowa „déndron”, co oznacza drzewo.

Dziś jednak poruszymy kwestię dendrytów spotykanych w elektronice. Czym jest, więc dendryt w elektronice? Skąd się biorą? Dendryty tworzą się na skutek migracji elektrochemicznej, czyli ruchu jonów pomiędzy metalowymi częściami, które mają różny potencjał elektryczny przy obecności elektrolitu (np. wody). Ich rozwojowi sprzyja obecność jonów występujących w zanieczyszczenia pozostałych na płytce po wcześniejszych procesach, np. fluxach, resztkach past lutowniczych, czy odciskach palców. Jony pewnych metali migrują łatwo, np. srebra, cyny i miedzi, innych natomiast nie migrują (złoto, platyna). Szybkość migracji wzrasta wraz z temperaturą. Jest również wprost proporcjonalna do odległości pomiędzy elektrodami. W zależności od warunków, uszkodzenie (zwarcie) może nastąpić nawet w czasie krótszym niż 30 minut, lub też może nastąpić po kilku miesiącach, czy nawet latach…

Ażeby powstał dendryt, by jony migrowały muszą wystąpić 3 czynniki, jednocześnie:

-metal, którego jony migrują,
-różnica napięć,
-elektrolit (woda, kawa, cola, piwo, wino, itp.).

Innymi słowy, jeśli zabraknie któregoś z tych czynników, dendryty nie powstaną.

Plazma zamiast chemikaliów.

Aktywacja plazmą

Aktywacja plazmą

Klejenie, powlekanie, flokowanie, uszczelki wylewane, lakierowanie, zalewanie żywicą… ile jeszcze technologii związanych jest z adhezją do powierzchni? To znaczy technologii, które wymagają dobrego przylegania do podłoża? Coraz częściej podłożem są tworzywa sztuczne, a jeśli tworzywa sztuczne, to najchętniej poliolefiny. Przyczyna jest oczywista: koszty materiałowe!

to na dziś najtańsze surowce, wymagające jednak dodatkowej obróbki w celu polepszenia adhezji farb, lakierów, powłok, klejów itp.
Nawet poliwęglan lub ABS, zwłaszcza uniepalnione, sprawiają w ostatnich latach coraz więcej kłopotów z adhezją. Zawarte w nich dodatki wydzielane są na powierzchni tworzywa i muszą zostać usunięte. Jest to trudne zwłaszcza przy skomplikowanym kształcie klejonej powierzchni (wyobraźmy sobie czyszczenie rowka o szerokości 3 mm. i głębokości 4 mm. na trójwymiarowym detalu o złożonych kształtach)…

Dotychczas dobre przyleganie do podłoża otrzymywane jest często przez nakładanie podkładów (primerów) oraz czyszczenie rozpuszczalnikami. Warto tutaj zauważyć, że często stosowane chropowacenie, np. za pomocą papieru ściernego nie daje znaczącej poprawy adhezji, a często jest wręcz czynnością magiczną, poprawiającą głównie samopoczucie. Wiara w chropowacenie ma podłoże w klejeniu metali, gdzie stosuje się epoksydy, kotwiące się w chropowatościach. Jednak w technologii klejenia tworzyw sztucznych ważna jest adhezja chemiczna, powstawanie wiązań pomiędzy klejem a podłożem. Niejednokrotnie kleje „wgryzają się” w podłoże tworząc wiązania chemiczne. Nie jestem chemikiem i nie zamierzam nikogo pouczać w tej kwestii. Jako mechanik i technolog klejenia interesuję się głównie jakością połączenia i jego trwałością w długim okresie. Wiem, że wiele materiałów, jak poliwęglany, ABS, laminaty poliestrowo-szklane, laminaty eposydowo-węglowe znakomicie łączą się bez żadnych podkładów klejami metakrylowymi. Jeśli jednak ważna jest nie tylko wytrzymałość, ale również estetyka złącza, te same

Plasma w akcji!

Plasma w akcji!

materiały trzeba złączyć np. klejami epoksydowymi, a ich zdolność zwilżania nie jest zawsze imponująca. Klej epoksydowy nie rozpuszcza bowiem podłoża jak metakrylan, a tylko je zwilża i tu pojawia się zagadnienie napięcia powierzchniowego.  Warto teraz wprowadzić jakieś punkty odniesienia. Napięcie powierzchniowe mierzymy w mN/m. Spróbujmy zapamiętać:

– woda ma napięcie powierzchniowe 72 mN/m,
– przeciętnie poliolefina jak PE, PP ma napięcie powierzchniowe około 26 mN/m,
– aby kleić, uszczelniać, powlekać warto osiągnąć napięcie powierzchniowe w granicach min. 44-56 mN/m.
Dobrze wiedzieć, że nie zawsze im wyższe napięcie powierzchniowe tym lepiej. Osiągnięcie progu zwilżalności dla wody daje głównie błyskotliwy efekt testowania, gdyż wystarczy sprykać powierzchnię mgłą wodną by pokazać efekt działania aktywacji. Testy długotrwałej wytrzymałości złącza pokazują, że czasem powierzchnia może być „nadaktywna” i znalezienie optymalnej wartości napięcia powierzchniowego jest zadaniem dla działu Badań i Rozwoju.

Klejenie tworzyw sztucznych

Więcej informacji znajdziesz w książce. www.klejenietworzywsztucznych.pl

Więcej informacji znajdziesz w książce.
www.klejenietworzywsztucznych.pl

Od prawie dwudziestu lat spotykam się z klejeniem i byłem przekonany, że w XXI wieku niewiele osób będzie potrzebowało informacji w tym zakresie. Jednak okazuje się, iż technologia klejenia ciągle jest nowością a wiedza o niej jest skromna i to nawet (a może przede wszystkim) wśród młodych inżynierów, którzy często nie znają różnicy między polipropylenem a poliwęglanem.

Klejenie tworzyw sztucznych jest uważane za kłopotliwy sposób łączenia między innymi z powodu właśnie niewiedzy. Spróbuję podstawy w tym zakresie uporządkować, a że nie jestem chemikiem, nie będę nikogo zanudzał wzorami.
W tym artykule skupię się na klejeniu konstrukcyjnym tworzyw sztucznych, osobnym obszarem jest choćby łączenie folii, naklejanie, oraz łączenie tworzyw sztucznych z innymi materiałami, choćby z metalami…

Podstawowe rozróżnienie tworzyw sztucznych.
Z punktu widzenia technologii klejenia są dwie klasy tworzyw sztucznych: poliolefiny i nie-poliolefiny. Tylko tyle? Jak ktoś chce więcej, niech poszuka, znajdzie w Internecie różne opowieści o tym, że „Dużo trudności przy klejeniu tworzyw sztucznych, zwłaszcza utwardzalnych (sic!), sprawia mała adhezja klejów do gładkich powierzchni. Zachodzi wówczas konieczność przygotowania do klejenia powierzchni szorstkich i odtłuszczonych.” Te i inne brednie wypisują ludzie, nadużywający pojęć „adhezja”, „grupy polarne” itp. Rzecz w tym, że o klejeniu napisano już setki prac doktorskich, a do dziś nikt nie wie naprawdę, dlaczego to działa. Ale działa!

Aktywacja powierzchni plazmą Openair® – Obróbka plazmą atmosferyczną

Obróbka plazmą atmosferyczną jest jedną z najefektywniejszych technologii czyszczenia, aktywacji i powlekania plastików, metali (np. aluminium), szkła, materiałów kompozytowych oraz pochodzących z recyklingu. W odróżnieniu od plazmy niskociśnieniowej w przypadku technologii Openair® nie zachodzi potrzeba stosowania specjalnej komory ciśnieniowej. Proces aktywacji może być prowadzony na bieżąco, w trakcie produkcji. To najlepsza forma przygotowania powierzchni np. przed nakładaniem lakierów czy dozowaniem kleju!

Dozowanie a Plazma! Plazma atmosferyczna wyznacza standardy procesu powlekania układów scalonych!

polprzewodniki_plasma

Przed dozowaniem – aktywacja powierzchni plazmą!

Płytki drukowane przetworników potencjometrycznych i czujników obrotowych są tworzone w procesie sitodruku wykorzystującym przewodzący tusz. Podczas produkcji w południowo-niemieckiej fabryce wykorzystanie plazmy atmosferycznej do obróbki wstępnej płytek doprowadziło do imponujących rezultatów.

Niezliczone procesy automatyczne zależą od trwałej adhezji przewodzącego tuszu. W tym wypadku efektywna obróbka wstępna podłoża przeznaczonego pod zadruk, np. aktywacja i czyszczenie powierzchni, jest obowiązkiem. Do osiągnięcia tego celu dostępne są różne środki. Wciąż najbardziej powszechnym jest użycie chemii na bazie rozpuszczalników. Metoda ta, jakkolwiek nie byłaby skuteczna, wpływa negatywnie na środowisko, co również wiąże się z wysokimi kosztami składowania odpadów.

W Novotechnic, Niemieckiej fabryce wysokiej jakości bezkontaktowych potencjometrycznych przetworników pozycyjnych i czujników obrotowych, przyjazna środowisku produkcja rozpoczęła się w latach 90, kiedy wdrożono obróbkę wstępną płytek drukowanych w plazmie niskociśnieniowej. Sposób ten okazał się skuteczny, aczkolwiek , jako proces w zamkniętej komorze, niósł ze sobą pewne wady. Podczas gdy komora próżniowa jest idealna dla procesów wsadowych, mniej odpowiada obróbce wstępnej dużych ilości elementów. Czas cyklu zazwyczaj jest zbyt długi. Co więcej, integracja z istniejącą już linią produkcyjną nie była możliwa. W dodatku, operacja była bardzo czasochłonna, ponieważ jedna osoba musiała najpierw załadować komorę niskociśnieniową, a następnie wyjąć ręcznie aktywowane komponenty.

Chcąc zwiększyć produkcję, poczynając od roku 2000, firma poszukiwała alternatywnego procesu – i odkryła! Rozwiązaniem ponownie okazała się plazma, lecz tym razem bez powyższych ograniczeń.