¿Qué tipo de pegamento debo usar para componentes montados en PCB para evitar vibraciones?

Mi preferencia:

• Caucho de silicona de curado neutro como agente sellador y antivibración a largo plazo.
  Espere más de 20 años de vida útil.

• Si se requiere una ubicación mecánica inicial, use pegamento caliente (pegamento termofusible) solo para mantener las cosas en su lugar mientras se fragua el caucho de silicona. [¡El pegamento caliente es una solución a largo plazo completamente insatisfactoria!].

Detalles:

Para una capacidad de supervivencia a largo plazo, cualquier cosa que necesite más resistencia mecánica que la que proporcionan sus conexiones de soldadura debe usar restricciones mecánicas 'adecuadas' como soportes, abrazaderas de montaje, etc.

Sin embargo , es común en muchos productos de consumo que los elementos mecánicos más grandes se mantengan en su lugar o se soporten mecánicamente mediante un adhesivo. Hecho correctamente, este es un método de fabricación legítimo, aunque a veces los diseñadores "adecuados" lo desaprueban.

Solución asiática: el método más común en los productos asiáticos es un pegamento blanco que fragua hasta obtener un acabado cerámico blanco duro. Tiene buenas capacidades y resistencia de unión inicial, es de fraguado rápido y falla miserablemente en un período de meses a un año más o menos.

Solución occidental: el método occidental más común es el pegamento caliente o el pegamento termofusible. Tiene buenas capacidades de unión inicial, resistencia razonable, fragua dentro del tiempo que tarda en enfriarse (decenas de segundos a minutos dependiendo de la cantidad y la conducción térmica) y falla miserablemente en un período de meses a un año más o menos. La gente todavía lo usa y dice lo bueno que es.

Una excelente solución: Una excelente solución es el caucho de silicona de curado neutro. Tiene buenas capacidades de unión una vez fraguado; estas varían según los materiales, pero hay imprimaciones o variantes especiales disponibles para materiales difíciles. Tiene una resistencia razonable pero un módulo bajo (algo elástico), por lo que resiste magníficamente las fuerzas de vibración e impacto. El tiempo de fraguado puede ser de minutos a muchas horas, generalmente más largo que más corto. Una vez configurado, normalmente durará 20 años o más. Los largos tiempos de fraguado no son un problema siempre y cuando el adhesivo no sese utiliza para retener los objetos en su posición pero para agregar resistencia a la vibración a largo plazo. La mayoría de los cauchos de silicona no fluirán durante el fraguado, por lo que el tiempo de fraguado no es importante, excepto que la superficie estará pegajosa al principio. La "piel sobre" ocurre típicamente en 10 a 20 minutos. El fraguado se logra por la acción de la humedad atmosférica, por lo que la baja humedad provoca tiempos de fraguado más prolongados. La tasa de fraguado completo depende del espesor del agua, siendo típicas tasas de aproximadamente 3 mm de profundidad por 24 horas.

Una excelente combinación cuando se requiere retención mecánica o ubicación usando el adhesivo es usar un poco de pegamento termofusible para mantener las cosas en su lugar inicialmente y luego usar caucho de silicona como agente aglutinante y antivibración a largo plazo.

Además de su excelente bajo módulo y larga vida, los SR son excelentes agentes impermeabilizantes y selladores. Sin embargo , no son selladores de vapor de agua; el vapor de agua pasará a través del SR con el tiempo; el agua líquida no lo hará. Entonces "respiran", lo que puede ser bueno o malo según la aplicación.

• Tenga en cuenta que el caucho de silicona utilizado DEBE ser de curado neutro cuando se utilicen componentes electrónicos o sensibles a la corrosión. El SR "normal" es un curado ácido y libera ácido acético durante el fraguado (huele a vinagre). Esto "no es tan malo" en muchos casos, pero puede causar corrosión en aplicaciones sensibles.

Los cauchos de silicona de curado neutro están ampliamente disponibles y cuestan poco o nada extra. La mayoría son "oxemas" o curan con alcohol y liberan oxemas y alcohol metílico. Los oxemas pueden causar corrosión del cobre desnudo. El curado Oxeme no es adecuado para policarbonato; use curado con alcohol.

Los SR de curado neutro algo más caros suelen ser curados directamente con alcohol y liberan alcohol metílico al fraguar. El manejo sensato es lo suficientemente bueno. Ventile bien si usa kg a la vez :-).

Dow Corning fabrica una amplia gama de SR que están disponibles en la mayoría de los países y que tienen una gran cantidad de datos técnicos disponibles. [Ninguna asociación con Dow Corning aparte de ser un cliente satisfecho].

Hay muchos otros adhesivos que pueden funcionar para usted.
Los pegamentos de cianoacrilato se endurecen rápidamente (superpegamento, pegamento de elefante), corren el riesgo de estropear las superficies en algunas aplicaciones y se despegarán con el tiempo en algunas superficies.
El látex y las colas de contacto tienen un módulo bajo y pueden ser útiles.
Se tiende a utilizar disolventes que pueden tener efectos adversos.
Existen muchos otros, pero he descubierto que el caucho de silicona es el mejor en general.

- Caucho de silicona frente a resina epoxi:

No mencioné la resina epoxi (ER) y Mike la recomendó en lugar del caucho de silicona (SR). Las resinas epoxi son ciertamente muy útiles. Están disponibles con "vida útil (tiempo útil antes del fraguado) de menos de 1 minuto a horas, y tiempo de curado completo de una hora o más a un día más o menos. Las temperaturas elevadas aumentan la tasa de curado y reducen la vida útil. Los ER son generalmente ' 2 pot": dos componentes diferentes se mezclan justo antes de su uso. Los SR también están disponibles en formulaciones de 2 partes, generalmente con tiempos de fraguado rápidos (minutos a decenas de minutos; puede ser más largo por diseño).

Un factor que cité como una ventaja, Mike lo ha citado como una desventaja. Ambos estamos en lo correcto (¿y ambos equivocados? :-)) y vale la pena entender por qué.

El factor es "módulo". El módulo (más correctamente "módulo elástico") es la relación entre el estrés y la deformación, la cantidad de deformación experimentada por fuerza aplicada. Hay varias medidas de módulo, principalmente relacionadas con aspectos direccionales de las fuerzas y deformaciones. Algunos detalles más aquí en este artículo de Wikipedia sobre el módulo elástico. .

Los cauchos de silicona son de "módulo bajo", mientras que los valores reales pueden variar ampliamente según el diseño, los que se encuentran normalmente serán "sustancialmente" más elásticos "que las resinas epoxi típicas. Mike y yo estamos de acuerdo en esto :-). Lo útil que es esto es un asunto de discusión.

Una resina epoxi generalmente actuará de la misma manera que una abrazadera, un soporte o un sistema de montaje mecánico. Une rígidamente el componente a un accesorio o PCB, etc. Los cauchos de silicona típicos no son de ninguna manera "gelatinos": se fijan en un caucho rígido, generalmente tan flexible como un borrador de bloque menos rígido, sólido pero no como concreto. La dureza de una formulación de caucho no está intuitivamente relacionada con el módulo*, pero los dos están lo suficientemente relacionados como para ser útiles. Una escala apropiada para la dureza de los cauchos es la escala de dureza "Shore A". Los neumáticos de automóvil serían de Shore A 70, una goma bastante rígida. Una banda de goma típica sería Shore A 25-30, bastante elástica. Hay gomas de silicona disponibles que se ajustan a cualquiera de estos extremos, pero la mayoría serían intermedias, con una tendencia hacia el lado rígido en la mayoría de los casos.

Ahora considere, si alguna vez ha encontrado un amortiguador de vibraciones, un protector contra terremotos, un montaje a prueba de golpes, un montaje de motor automático, ... - ¿qué características mecánicas tienen? ¿De qué tipo de materiales esperarías que estuvieran hechos?

• Si un montaje exige una rigidez absoluta, no puede tolerar ningún grado de flexión, debe montarse sólidamente sin ningún movimiento en relación con el montaje, entonces el caucho de silicona probablemente no sea el material de montaje de elección.

• Por el contrario, si existe un grado de aislamiento mecánico de la vibración, la capacidad de soportar impactos y grandes movimientos o fuerzas externas mediante la distribución de las fuerzas involucradas en el espacio y el tiempo, la minimización de la transmisión de vibraciones mediante la transferencia con pérdida de energía vibratoria, la ausencia de fracturas por tensión y la mínima degradación mecánica con el tiempo es valiosa, entonces los cauchos de silicona serán serios contendientes.

M Alin preguntó qué tipo de cosas más necesitaban ser pegadas.
Por lo general, estos son

• Objetos pesados ​​que ejercen fuerzas sustanciales bajo impacto (condensadores de latas, cajas de baterías sueltas, ...

• PCB en ranuras, conectores de borde, objetos que pueden sufrir un "latigazo cervical" bajo un impacto eterno.

• Elementos retenidos única o principalmente por el adhesivo.

Esencialmente, objetos que pueden moverse bajo impacto o vibración y sufrir daños si lo hacen.

Amortiguadores de goma: las imágenes son enlaces activos

Wikipedia - Durómetro Shore
Materiales maquinistas - Dureza
Shore Comparación de Shore A a Shore D (¡sospechoso!)

(* A continuación se proporciona una fórmula que relaciona aproximadamente Shore A con el módulo de Young. Es poco probable que sea útil en este contexto).

Añadido 4 años en:

P: No entiendo sus declaraciones contradictorias consecutivas "debería usar restricciones mecánicas 'adecuadas' [...] Si se hace correctamente, este [adhesivo] es un método de fabricación legítimo". Los adhesivos son fantásticos cuando, como mencionas, están diseñados para la tarea en cuestión. Si desea comenzar con "todo debe usar tuercas y tornillos", le recomendaría 3M, cuyos adhesivos sostienen la superficie del edificio más alto del mundo.

R: Releí o hojeé lo que había escrito para ver cómo encajaba.
Estoy de acuerdo en que si toma algunas de las declaraciones en semiaislamiento Y (booleano) en valor nominal absoluto, puede ver alguna contradicción. Si toma tanto la pregunta original como lo que he escrito en su conjunto, parece razonablemente correcto tal como está. Podría cambiar algunas palabras para eliminar algunas contradicciones parciales, pero creo que cualquiera que busque consejo sobre el tema y lo lea todo se hará una muy buena idea de lo que estoy diciendo [[Si lo que estoy diciendo es válido es otra cuestión :-) ]].

Observo que observo que los SR (gomas de silicona) de buena calidad "durarán" más de 20 años) y que son útiles en esta función. Y me siento cómodo con la idea de que una hoja de material 'correctamente' diseñada 'correctamente' aplicada (como el vidrio) puede sujetarse 'de manera segura' con adhesivo durante la vida útil del diseño de un edificio cuando todas las suposiciones resultan ser válidas.

Pero, también sé de paneles de vidrio que "simplemente se han caído" de los edificios y aquí (Nueva Zelanda) un hombre cayó y murió cuando se apoyó contra un panel de ventana de altura completa retenido con adhesivo, que luego se cayó :-(.
es decir, el "diseño adecuado", la "aplicación adecuada" y las "suposiciones válidas" están o deberían estar dentro de las capacidades de los diseñadores profesionales, e incluso a veces se equivocan.

Las personas que "diseñan" sistemas de sujeción con menos recursos y capacidades pueden, en general, estar mucho más seguras de "hacerlo bien" con sujetadores mecánicos que con adhesivos.

He estado involucrado con el uso de fijación adhesiva en unos 500.000 productos fabricados en varias fábricas (chinas) durante varios años. Las lecciones y experiencias fueron esclarecedoras :-).
Sí, los adhesivos tienen su lugar.
Sí, los uso.
Y, sí, SIEMPRE soy cauteloso y consciente de lo que puede pasar.

En mis días en la industria aeroespacial, los componentes pequeños que se montaban 'sustancialmente' planos contra la PCB (es decir, resistencias axiales de orificio pasante, diodos, circuitos integrados DIP, etc.) no requerían un tratamiento especial, al igual que los componentes SMD. Los componentes más grandes, como los condensadores radiales y los componentes montados sobre la placa de circuito impreso (transistores, etc.), se fijaron en su lugar con adhesivo de resina epoxi. El caucho de silicona (RTV) solo se usó para asegurar tornillos prisioneros preestablecidos, ya que es flexible y no brinda mucha protección contra el estrés vibratorio.

Los PCB se fijaron al chasis utilizando soportes antivibración (caucho de nitrilo, etc.). Los revestimientos de conformación probablemente también proporcionaron una ligera protección adicional.

Los SMD pequeños probablemente no necesiten fijación mecánica, ya que apenas ejercen fuerza sobre la soldadura gracias a su bajo peso, a menudo miligramos. (Una resistencia de chip de película delgada 0402 pesa exactamente 1 mg).

Para componentes más grandes, como electrolíticos grandes, no usaría un pegamento que permanezca elástico . Este tipo de pegamento aún permite que la pieza vibre, aunque con una amplitud menor. Incluso a estas amplitudes más bajas durante mucho tiempo, pueden causar que las soldaduras se rompan debido a la fluencia .
La fluencia también puede ocurrir con una fijación no elástica, si la soldadura estaría bajo tensión cuando el pegamento se seque, pero esto no es tan malo como la tensión de la vibración.

En términos generales, la mayoría de los dispositivos tienen suficiente tensión superficial en la soldadura para mantener los componentes en su lugar incluso a altas temperaturas y grandes vibraciones. El mayor riesgo serían los componentes pesados ​​y grandes. Si tiene condensadores electrolíticos SMD grandes, los haría a través del orificio, junto con los conectores.

El único uso de pegamento en el trabajo SMD que se me ocurre es usarlo para evitar que los componentes se caigan durante el reflujo del horno.