密封封装：开关和继电器中的灌封和扁平丝带

在电子设备中创建气密密封的更多方法

上次，我们谈到了在电子产品中实现玻璃对金属真空密封的重要性。类似地，一种称为灌封（也称为封装）的方法通常用于制造电子开关器件的紧密密封封装，包括用于固态继电器的半导体中的扁平带。

什么是灌封？

在灌封过程中，电子零件或组件完全包裹在固体或凝胶状化合物中，既可以提供抗冲击和振动的能力，又可以防止灰尘和其他污染物以及水分和腐蚀剂进入。该方法通常涉及将电子部件浸入或注入液体电介质（如硅树脂、环氧树脂或聚氨酯）中，然后固化。对于无空隙灌封，可以在树脂仍为液体时将产品放置在真空室中；抽真空并保持真空，将空气从内部空腔和树脂中抽出，然后释放，使大气压塌陷空隙，迫使液态树脂进入非常角落和缝隙。

介质灌封广泛用于电子性能和保护固态电子元件免受环境和机械损坏；作为额外的好处，灌封通常还提供了将组件固定在一起的结构。

扁平带和半导体：固态继电器背后的动力

当今的许多开关应用都采用固态继电器 (SSR) 来控制和完成电源电路——使用扁平带上的功率半导体器件来切换高达约 100 安培的电流。 SSR 比机电继电器快；此外，由于没有可磨损的运动部件，也没有触点会产生凹坑或积碳，因此无论使用多少，SSR 都具有更长的寿命和恒定的输出电阻。

功率半导体由单独的分立器件或通常排列在扁平带上的集成电路组成，用作高电流或高电压应用的开关或整流器，例如开关模式电源。一些常见的功率器件包括功率二极管、晶闸管、MOSFET和绝缘栅双极晶体管（IGBT）。

散热器和半导体散热

由于半导体在高温下性能不佳，因此 SSR 中的功率器件需要散热器来去除高温和热循环产生的热量。封装提供了一种通过将热量传导到外部环境来从半导体器件中散热的方法。将功率器件连接到散热器还可以消除因运行损耗而产生的热量。此外，封装有助于降低半导体器件对机械冲击、振动、湿度和外部磁场等因素的敏感度。

灌封通常用于创建半导体组件的封装，包括那些使用扁平带的组件。密封封装也可以通过将半导体管芯放置在封装的空腔中并抽真空来实现。然后用陶瓷或金属盖密封封装。

与玻璃对金属的密封一样，确保封装材料的热膨胀与硅半导体器件的热膨胀兼容是很重要的。同样，确保扁平色带没有裂缝、裂缝或其他可能危及密封包装完整性的表面条件也很重要。可以对扁平色带进行仔细的目视检查以及涡流检测 (ECT)，以确保其没有表面和亚表面缺陷。 （您可以在我们之前的博客中阅读有关 ECT 的更多信息——或者更好的是，给 Metal Cutting Corporation 打个电话！）

此外，在将灌封树脂直接注入电子元件的情况下，重要的是要确保对精密制造设备进行正确编程，以提供适当比例的材料并形成气密封装，而不会损害内部精密的半导体器件。 .

将外壳密封在水银开关中

另一种常用的电子设备是水银开关。顾名思义，水银开关使用少量液态水银来打开和关闭电路。因为即使是一滴水银也对重力非常敏感，因此水银为简单、低力的开关机制提供了独特的传感功能。

水银开关由一组或多组电触点组成，密封的玻璃外壳内装有水银珠；封套还可以包含空气、惰性气体或真空。当开关倾斜​​时，水银开关完成或断开电路，导致水银接触或远离一组触点。开关可能包含多组触点，以不同角度闭合不同组，以感应各个方向的运动。

由于汞是一种有毒金属，其使用和处置受到严格监管，因此多年来汞开关的许多先前应用已被取代。例如，它们在新车中的使用——例如照明控制和防抱死制动系统——在十多年前在美国就已经停止使用。然而，水银开关仍然在安全设备中发挥重要作用，例如用于建筑设备翻车或翻倒警告的倾斜开关。在飞机上，电动姿态指示器（又名人工地平线）仍然使用水银开关来保持陀螺轴垂直。在一些自动售货机中，水银开关还用作倾斜警报器，当机器摇晃或倾斜时，启动开关以发出警报。

气密底线

无论我们谈论的是灯泡中的玻璃与金属结合，还是固态继电器中用扁平带构造的半导体封装封装，还是汞开关中的外壳，确保密封是气密的至关重要.与合适的合作伙伴合作有助于确保在供应链中测试此类关键电子元件和流程，以产生预期的最终结果。

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