신뢰성 확보: 스위치 및 릴레이의 포팅 기술과 플랫 리본 실링

전자 기기에서 기밀 밀봉을 만드는 더 많은 방법

지난번에는 전자 제품에서 진공 기밀 유리-금속 밀봉의 중요성에 대해 이야기했습니다. 마찬가지로 포팅(potting, 캡슐화라고도 함)은 평판 리본을 포함한 반도체 같은 전자 스위칭 장치용으로 단단히 밀봉된 패키지를 만드는 제조 공정에서 자주 사용됩니다.

포팅이란?

포팅에서는 전자 부품이나 어셈블리가 고체 또는 젤라틴질 화합물로 완전히 감싸지며, 이는 충격과 진동에 대한 저항을 제공하고 먼지 및 기타 오염 물질, 수분, 부식성 물질을 차단하기 위함입니다. 이 방법은 보통 전자 부품을 액체 유전체(실리콘, 에폭시, 우레탄 등)에 담그거나 주입한 다음 경화시키는 것을 포함합니다. 보이드 없는 포팅을 위해 제품은 수지가 아직 액체 상태일 때 진공 챔버에 놓을 수 있습니다. 진공을 당기고 유지하여 내부 캐비티와 수지에서 공기를 빼낸 다음 방출하여 대기압이 보이드를 붕괴시키고 액체 수지를 구석구석으로 밀어 넣습니다.

유전체 포팅은 전자 성능을 위해 널리 사용되며 고체 상태 전자 부품을 환경적 및 기계적 손상으로부터 보호합니다. 추가 이점으로 포팅은 종종 어셈블리를 함께 고정하는 구조도 제공합니다.

플랫 리본과 반도체: 솔리드 스테이트 릴레이의 동력

오늘날 많은 스위칭 애플리케이션은 솔리드 스테이트 릴레이(SSR)를 사용하여 전력 회로를 제어하고 완성합니다 — 플랫 리본 위의 파워 반도체 장치를 사용하여 약 100암페어까지 전류를 스위칭합니다. SSR은 전자기계식 릴레이보다 빠르며, 마모될 움직이는 부품이 없고 피팅되거나 카본이 축적될 접점이 없기 때문에 더 긴 수명과 사용량에 관계없는 일정한 출력 저항을 가집니다.

파워 반도체는 개별 이산 소자 또는 흔히 플랫 리본에 배열된 집적 회로로 구성되어 고전류 또는 고전압 애플리케이션(스위치 모드 파워 서플라이 등)에서 스위치나 정류기로 사용됩니다. 일반적인 파워 소자로는 파워 다이오드, 사이리스터, MOSFET, 절연 게이트 양극 트랜지스터(IGBT)가 있습니다.

히트싱크와 반도체에서 열 제거

반도체는 고온에서 잘 작동하지 않으므로 SSR의 파워 소자는 고온과 열 사이클링으로 생성되는 열을 제거하기 위해 히트싱크가 필요합니다. 패키징은 반도체 장치에서 열을 외부 환경으로 전도하여 열을 제거하는 수단을 제공합니다. 파워 소자를 히트싱크에 부착하면 동작 손실로 인한 열도 제거됩니다. 또한 패키징은 기계적 충격, 진동, 습도, 외부 자기장 같은 요인에 반도체 장치가 덜 민감하게 만듭니다.

포팅은 플랫 리본을 사용하는 것을 포함하여 반도체 구성품의 패키지를 만드는 데 자주 사용됩니다. 허메틱 패키징은 반도체 다이를 패키지 캐비티에 배치하고 진공을 당겨 달성할 수도 있습니다. 패키지는 세라믹 또는 금속 캡으로 밀봉됩니다.

유리-금속 밀봉과 마찬가지로 패키징 재료의 열팽창이 실리콘 반도체 장치와 호환되는지 확인하는 것이 중요합니다. 마찬가지로 플랫 리본에 균열, 크랙, 밀봉된 패키지의 무결성을 해칠 수 있는 기타 표면 조건이 없는지 확인하는 것이 중요합니다. 신중한 육안 검사와 와전류 검사(ECT)를 플랫 리본에 수행하여 표면 및 표면 하부 결함이 없는지 확인할 수 있습니다. (ECT에 대해 이전 블로그에서 더 읽어보세요 — 아니면 Metal Cutting Corporation에 전화하세요!)

또한 포팅 수지가 전자 부품에 직접 주입되는 경우, 정밀 제조 장비가 올바르게 프로그래밍되어 적절한 재료 비율을 공급하고 섬세한 반도체 장치를 해치지 않으면서 기밀 패키지를 형성하는지 확인하는 것이 중요합니다.

수은 스위치의 엔벨로프 밀봉

일반적으로 포팅되는 또 다른 전자 장치는 수은 스위치입니다. 이름에서 알 수 있듯 수은 스위치는 소량의 액체 수은을 사용하여 전기 회로를 열고 닫습니다. 수은 한 방울조차 중력에 매우 민감하므로, 단순하고 저력 스위칭 메커니즘에 독특한 감지 기능을 제공합니다.

수은 스위치는 밀봉된 유리 엔벨로프 내에 하나 이상의 전기 접점 세트와 수은 구슬로 구성되며, 엔벨로프에는 공기, 불활성 가스 또는 진공이 포함될 수도 있습니다. 스위치가 기울어지면 수은이 접점 세트에 닿거나 멀어지면서 회로를 완성하거나 차단합니다. 스위치는 여러 접점 세트를 포함할 수 있으며, 다양한 각도에서 다른 세트를 닫아 여러 방향의 움직임을 감지합니다.

수은은 사용과 폐기가 엄격히 규제되는 독성 금속이므로, 수은 스위치의 많은 이전 애플리케이션은 수년간 대체되었습니다. 예를 들어 신차에서의 사용 — 조명 제어, ABS 등 — 은 10년 전 미국에서 중단되었습니다. 그러나 수은 스위치는 여전히 건설 장비의 전복 또는 전도 경고용 틸트 스위치 같은 안전 장치에서 가치 있는 역할을 합니다. 항공기에서는 전기로 구동되는 자세 표시기(인공 수평선)가 여전히 수은 스위치를 사용하여 자이로 축을 수직으로 유지합니다. 수은 스위치는 일부 자판기에서 틸트 알람으로도 사용되어 기계가 흔들리거나 기울면 알람을 울립니다.

기밀의 핵심

전구 내 유리-금속 결합, 솔리드 스테이트 릴레이 내 플랫 리본으로 구성된 반도체의 포팅 패키지, 수은 스위치의 엔벨로프 등 무엇을 논하든 밀봉이 기밀임을 보장하는 것이 중요합니다. 올바른 파트너와 협력하면 이러한 중요한 전자 부품과 공정이 공급망을 따라 테스트되어 원하는 최종 결과를 생성하도록 돕습니다.

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