سیلیکون دفن قطعات الکترونیکی

سیلیکون دفن قطعات الکترونیکی

1-مقدمه

سیلکون ها به طور گسترده ای دارای کاربردهای متنوع و بسیار زیادی هستند, برای این کاربردها می توان از انواع مختلفی از این مواد بهره جست. برای مثال می توان از روغن سیلیکون, خمیر سیلیکون, امولسیون های سیلیکون و بسیاری از انواع دیگر آن استفاده نمود. هر یک از این محصولات سیلیکونی می توانند انواعی داشته باشند, برای مثال، امولسیون های سیلیکون با درصد های متنوعی در بازار وجود دارند. (برای اطلاعات بیشتر به مقاله مربوط به Silicon emulsion 60% مراجعه نمایید.) خمیر های سیلیکون نیز خود دارای انواع مختلفی هستند که برای مثال سیلیکون RTV-2 یکی از این نوع هاست که خود آن نیز دارای درجه ها و گرید های متنوعی است. ( برای دست یابی به این اطلاعات می توانید از مقاله مربوط به RTV-2 قالب سازی استفاده نمایید). هر یک از این محصولات و زیرشاخه های آنها دارای کاربردهای متنوعی هستند که از گذشته تا به امروز مورد استفاده قرار می گرفتند. امروزه با پیشرفت تکنولوژی با کوچک شدن آی سی ها (IC) و مدارهای الکتریکی, حساسیت این موارد نیز نسبت به واکنش های بیرونی بسیار شدید شده است و با کوچترین ارتعاش یا ضربه مکانیکی این موارد می توانند کارایی خود را از دست بدهند. از این رو مواد سیلیکونی کاربرد جدیدی پیدا کرده و به کمک این صنعت آمده است و با قرار گرفتن در کنار این موارد به حفاظت آنها کمکی شایانی نموده است و از آسیب دیدگی آنی قطعات الکتریکی جلوگیری می کند و یا با انتقال گرمای اضافی از مدارهای الکتریکی به محیط خارج عمر مفید آنها را افزایش می دهد. در ادامه و در بخش کاربردها به طور جزئی تر به این موارد خواهیم پرداخت.

2-تاریخچه

تا قبل از قرن بیستم  اصطلاح سیلیکون تنها مربوط به عنصر سیلیکون با نماد شیمیایی Si بود که در سال 1811 کشف و در سال 1845 به صورت رسمی در آمد. اما با شروع قرن بیستم و در سال 1900 تا 1901 سیلیکون با مفهوم جدید پا به عرصه مواد شیمیایی گذاشت. در این سال کیپینگ این اصطلاح را در ارتباط با برخی از پلیمر های سیلوکسان مطرح نمود و ساختار شیمیایی آنها را توصیف کرد. کاربردهای این ماده در ابتدا تنها کاربردهای صنعتی بودند و بعد ها به طور گسترده ای در قالب سازی مورد استفاده قرار گرفتند. اما با پیشرفت علوم و ترکیب شدن علم های مختلف, این ماده در صنایع غذایی, پزشکی و الکترونیک بسیار کارایی پیدا کرد و امروزه در بیشتر صنایع ماده ای دارای اهمیت است. سیلیکون مخصوص مواد الکترونیکی نیز با پیشرفت علوم کامپیوتر و روی کار آمدن CPU ها ، خازن ها, دیود ها ومقاومت های نسل جدیدتر, کارایی دو چندانی پیدا کردند.

3- کاربردها

در برخی موارد اجزای الکترونیکی را جهت افزایش پایداری با سیلیکون احاطه می کنند و محفظه ی نگهداری آن را با خمیر سیلیکون های مختلف پر می کنند و در اصطلاح به آن دفن قطعات الکترونیک می گویند. این افزایش پایداری می تواند هم در برابر شوک مکانیکی و هم شوک الکتریکی باشد. تشعشع و ارتعاش نیز توسط سیلیکون خنثی می شود و قطعه را ایمن نگه می دارد. این کاربرد می تواند در وسایل ساده ای همچون تلفن های هوشمند و کامپیوتر ها تا قطعات الکتریکی فضایی مانند فناوری ماهواره ای مورد استفاده قرار بگیرند. به صورت کلی سیلیکون ها در جایی استفاده می شوند که دوام و کارایی بالا برای قطعات در شرایط محیطی متفاوت مورد نیاز است، مانند هنگامی که محدوده دمای عملیاتی گسترده ای (65- تا 315 درجه سانتیگراد) برای کار وجود دارد.

البته به صورت عملی ممکن است محدوده ی دمایی کمتری از آنچه ذکر شد برای سیلیکون وجود داشته باشد, اما به صورت لحظه ای این سیلیکون ها می توانند قطعات و برد های الکتریکی را در برابر جرقه حفظ و مصون  بدارند. جرقه پدیده ای طبیعی در برد ها و قطعات الکتریکی است که در اثر تخلیه ناگهانی بار الکتریکی در یکی از قطعات برد و یا تغییر ناگهانی ولتاژ و جریان الکتریکی رخ دهد که سبب آسیب به قطعات می شود که سیلیکون دفن قطعات و برد الکتریکی از این موضوع جلوگیری می کند.
یکی دیگر از مزایای پوشاندن قطعات الکتریکی با سیلیکون ها, در امان نگاه داشتن آنها از امواج الکترومغناطیس است که طول عمر قطعات را افزایش می دهد. این نکته کاملا مبرهن است که سیلیکون ها نمی توانند عایق صد درصدی امواج باشند اما تا حدی شدت امواج را کاهش می دهند. این امواج می تواند از انواع قطعات برد الکتریکی مانند سیم پیچ ها ساطع شوند. 

از موارد دیگر کاربردهای این نوع سیلیکون, عایق کاری و ضد آب کردن صفحه های نمایش الکترونیکی مانندLED  و LCD ها می باشد
 تنها افزایش پایداری دلیل استفاده انبوده از سیلیکون ها نیست, سیلیکون ها همچنین دارای میزان سمیت بسیار پایین، خاصیت الکتریکی خوب و خلوص بالا هستند.
سیلیکون ها اغلب جزء خمیرهای حرارتی هستند که برای بهبود انتقال حرارت از قطعات الکترونیکی اتلاف کننده انرژی در سینک های حرارتی نیز استفاده می شوند.
باین حال، علاوه بر مزیت هایی که سیلیکون دارد, این ماده دارای معایبی نیز می باشد. برای مثال استفاده از سیلیکون ها در برخی موارد مقرون به صرفه نیستند و نسبتاً گران می باشند. در مواردی که در محیط حلال های آلی مختلف وجود دارد می توانند توسط حلال ها دچار فساد شود. اگر دمای محیط استفاده بسیار زیاد شود تا سیلیکون به حالت مایع یا گاز در بیاید, سیلیکون به راحتی به صورت مایع یا بخار روی اجزای دیگر می تواند حرکت کند. 

علاوه بر موارد گفته شده بایستی یه این نکته توجه کرد که وجود سیلیکون در کلید ها و مبدل های الکتریکی می‌تواند با ایجاد افزایش مقاومت همراه باشد که بایستی آن را پاک سازی نمود تا خرابی ایجاد نکند.

علاوه بر موارد استفاده از سیلیکون به صورت روغن و خمیر در زمینه صنایع الکترونیکی, محصولات دیگری از سیلیکون نیز استفاده می شود, محصولات اسپری مبتنی بر سیلیکون این دسته ی جدید می باشند که به صورت اسپری یا افشانه برای افزایش دقت کارایی مورد استفاده قرار می گیرند. این کار باید توسط افراد متخصص صورت بگیر زیرا اسپری کردن این محصول به تمام قطعات الکتریکی می تواند در طولانی مدت سبب بروز مشکل در دستگاه های الکترونیکی شود. 

4-واکنش ها

این مواد دارای واکنش پذیری بسیار پایینی هستند و یکی از ویژگی های مفید آنها جهت کاربردهای مختلفشان نیز همین عدم واکنش پذیری است. اما این محصولات معمولا به صورت دو جزئی ارائه می شود و همراه با یک سخت کننده یا کیور کننده به مصرف می رسند.
یکی از واکنش هایی که با اضافه کردن سخت کننده به این محصولات اتفاق می افتد, ایجاد اتصالات عرضی و در نتیجه سفت و مستحکم شدن محصول می باشد.

5-روش تولید

این سیلیکون ها انواع مختلفی دارند, اما بیشتر از نوع RTV-2 در این زمینه استفاده می شود. در اکثر موارد این مواد شامل گروه های الکلی و استری هستند ( -OH و –O- ) که با استفاده از کاتالیست با یکدیگر ترکیب می شوند که در زیر واکنش آن آورده شده است.

6- تحقیقات جدید

امروزه تحقیقات وسعی در ارتباط با استفاده از این ماده در ایستگاه های فضایی و تلسکوپ های فضایی شده است که با توجه به واکنش پذیری کم این ماده و بازه ی گسترده ی تحمل دمایی آن, بسیار کاربردی و قابل اطمینان می باشد. 

7-روش نگهداری

بهترین روش نگهداری این محصول, نگهداری در مکانی خشک می باشد و دمای اتاق برای این محصول بسیار مطلوب است. با وجود مقاومت بالای این محصول در دماهای بالا, شعله مستقیم سبب از بین رفتن این ماده می شود.
وجود رطوبت, این ماده را دچار فساد نمی کند و آسیبی به آن نمی رساند اما برای عمر طولانی مدت آن, هوای خشک بهتر میباشد.

این محصول و محصولات مشابه آن با ویسکوزیته ی مشخصی برای کار با قطعات الکتریکی عرضه می گردند و به هیچ عنوان (مگر با مشاوره ی متخصص) نبایستی با گرم نمودن آن ویسکوزیته آن را تغییر داد, زیرا که سبب فساد محصول و عدم کارایی مناسب می گردد.

8- ایمنی

این محصول و به طور کلی محصولات سیلیکونی، دارای ایمنی خوبی می باشند و برای انسان ها و محیط زیست خطرناک نیستند. اما بلع این ماده و تماس آن با پوست و چشم می تواند حساسیت زا باشد.
بلع آن سبب اختلال سیستم گوارش ، اسهال و استفراغ می شود و تماس آن نیز با پوست می تواند سبب تحریک شود. به صورت کلی هنگام کار با این محصول بایستی از دستکش و عینک ایمنی استفاده نمود.