Silikonkautschukverarbeitung für die Elektronikindustrie

By Mike ChenProduktionsleiter | Über 12 Jahre Erfahrung in der Gummiherstellung |LinkedIn

Wichtigste Erkenntnisse

• Für in der Elektronik verwendete Silikonkautschuke sind Verarbeitungstoleranzen innerhalb von ±0,1 mm für Dichtungen und die Einhaltung der Flammschutzklasse UL 94 V-0 für interne elektronische Bauteile erforderlich.
• Präzisions-Silikonschneidmaschinen mit Servomotorsteuerung erreichen eine Vorschubgenauigkeit von ±0,1 mm bei Schnittgeschwindigkeiten von bis zu 120 Messern pro Minute für die Herstellung elektronischer Bauteile.
• Aufgrund der geringen Reißfestigkeit von Silikon ist das mechanische Entgraten schwierig; kryogenes Entgraten bei -100°C bis -130°C ist die bevorzugte Methode für elektronische Silikonbauteile mit einem dünnen Grat unter 0,3 mm.
• Durch dreistufige Reinigungs- und Trocknungsprozesse werden Trennmittel und partikuläre Verunreinigungen entfernt, bevor elektronische Silikonbauteile montiert oder verpackt werden.

Die kurze Antwort:Die Verarbeitung von Silikonkautschuk für die Elektronikindustrie umfasst das präzise Zuschneiden von Silikonplatten zu Dichtungen, das Entgraten von gegossenen elektronischen Bauteilen, die Reinigung zur Entfernung von Trennmitteln und Partikelverunreinigungen sowie die kontrollierte Aushärtung zur Erzielung der gewünschten physikalischen Eigenschaften. Da elektronische Gehäuse und Dichtungselemente Maßtoleranzen von ±0,1 mm und eine für Reinräume geeignete Oberflächenreinheit erfordern, ist der Einsatz automatisierter Verarbeitungsanlagen mit Servomotorsteuerung, SPS-Programmierung und mehrstufigen Reinigungssystemen in der Produktion von Silikon für die Elektronikindustrie Standard.

Silikonkautschuk wird in der Elektronik aufgrund seiner thermischen Stabilität, seiner elektrischen Isolationseigenschaften und seiner Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen eingesetzt. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen zählen Tastaturmembranen, Steckerdichtungen, EMV-Dichtungen, Displayrahmendichtungen, Batteriefachdichtungen sowie Schutzkappen für Schalter und Sensoren. Jede Anwendung stellt aufgrund der engen Toleranzen und Reinheitsstandards, die in der Elektronikfertigung gelten, spezifische Anforderungen an die Verarbeitung, die sich von der allgemeinen Silikonverarbeitung unterscheiden.

Da Silikonkautschuk eine Glasübergangstemperatur nahe -120 °C aufweist und im Vergleich zu anderen Elastomeren eine geringe Reißfestigkeit besitzt, erfordert seine Verarbeitung speziell auf diese physikalischen Eigenschaften abgestimmte Anlagen und Parameter. Dieser Artikel beschreibt die wichtigsten Verarbeitungsschritte – Schneiden, Entgraten, Reinigen und Qualitätsprüfung – für Silikonkautschukbauteile, die in Elektronikprodukten verwendet werden.

Anwendungen von Silikonkautschuk in der Elektronik: Verarbeitungsanforderungen

Silikonkautschukkomponenten in Elektronikprodukten lassen sich nach Verarbeitungskomplexität in drei Kategorien einteilen. Dichtungen und Dichtringe werden typischerweise aus kalandrierten Silikonplatten mit Dicken von 0,5 mm bis 5,0 mm gestanzt oder angeritzt.ASTM D2000Bei der Klassifizierung von Gummiprodukten werden Silikondichtungen für Elektronikprodukte üblicherweise unter Bezeichnungen wie 2GE705 spezifiziert, wobei Härte-, Zugfestigkeits- und Dehnungsanforderungen anwendungsspezifisch sind.

Formteile aus Silikon – Tastaturen, Gehäusekappen und kundenspezifische Gehäuse – werden im Kompressions- oder Flüssigsilikon-Spritzgießverfahren (LSR) hergestellt. Nach dem Spritzgießen muss der Grat entfernt werden. Der beim LSR-Spritzgießen typische dünne Grat erfordert kryogenes oder präzises mechanisches Entgraten. Eine dritte Kategorie, Silikonvergussmassen, wird flüssig aufgetragen und härtet ohne mechanische Bearbeitung vor Ort aus.

Für die Anforderungen an Flammschutz und Umweltprüfungen in elektronischen Anwendungen werden UL 94 und IEC 60068 herangezogen.

Präzisions-Silikonzuschnitt für elektronische Bauteile

DerSilikonschneidemaschineDie Maschine von Xiamen Xingchangjia ist für die präzise Verarbeitung von Silikonplatten und -rollen zu Dichtungen für elektronische Bauteile konzipiert. Ihr Servomotorantrieb und die SPS-Touchscreen-Steuerung ermöglichen programmierbare Schnittmuster mit einstellbarer Schnitttiefe und Klingenauswahl. Sie verarbeitet Silikonplatten, -schläuche und Sonderformen.

Für die Serienfertigung von elektronischen Silikonbauteilen,vollautomatische SilikonschneidemaschineDie Maschine bietet kontinuierlichen Betrieb mit automatischer Stapelung. Zu den wichtigsten Spezifikationen gehören eine stufenlos einstellbare Schnittbreite, eine Klingenlänge von 550 mm, eine Schnittstärke von 0 bis 10 mm und eine Schnittgeschwindigkeit von bis zu 120 Messern pro Minute. Die Maschine presst das Material mithilfe eines Pneumatikzylinders, dessen Druck automatisch an die Materialstärke angepasst wird. Dadurch entfällt die manuelle Federeinstellung älterer Geräte. Das SPS-gesteuerte System überwacht die Materialzufuhr, die Produktzählung und die Stapelung und gibt Alarme bei Materialmangel und vollem Stapel aus.

Das sogenannte Kiss-Cutting – das Durchtrennen der Silikonschicht, jedoch nicht der Trennfolie – ist das Standardverfahren für selbstklebende Silikondichtungen in Elektronikgehäusen. Die Vorschubgenauigkeit des Servomotors von ±0,1 mm ist entscheidend für die Maßhaltigkeit bei Tausenden von Teilen pro Charge.

Entflashen von elektronischen Bauteilen aus Silikonkautschuk

Die physikalischen Eigenschaften von Silikon stellen besondere Herausforderungen an das Entgraten. Da Silikonkautschuk eine geringe Reißfestigkeit und hohe Flexibilität aufweist, biegt sich der dünne Formgrat unter mechanischer Abnutzung eher, als dass er bricht. Bei elektronischen Silikonbauteilen mit einer Gratdicke unter 0,3 mm besteht beim mechanischen Entgraten die Gefahr, dass das Basismaterial an der Gratstelle einreißt. Kryogenes Entgraten bei -100 °C bis -130 °C mit flüssigem Stickstoff versprödet den dünnen Grat selektiv, während die strukturelle Integrität des Silikonkörpers erhalten bleibt. Dies ermöglicht ein sauberes Entfernen des Grates ohne Oberflächenbeschädigung.

Bei Silikonteilen mit dickeren Graten über 0,3 mm oder einfachen Trennliniengeometrien kann das mechanische Entgraten mit weichen Medien und reduzierter Trommelgeschwindigkeit eingesetzt werden.Mechanische Entgratungsmaschine XCJ-G600Das Verfahren verarbeitet Silikonteile im Durchmesserbereich von 3 mm bis 100 mm, wenn die entsprechenden Parameter eingestellt sind. Es werden jedoch Testchargen empfohlen, um die Oberflächenqualität vor der Serienproduktion zu überprüfen.

Reinigung und Trocknung von Silikonteilen für die Elektronikmontage

Elektronische Bauteile aus Silikon müssen nach dem Formen und Entgraten gereinigt werden, um Trennmittel, restlichen Formgrat und Verunreinigungen durch die Handhabung zu entfernen. Trennmittel können die Klebeverbindung bei der Elektronikmontage beeinträchtigen, und leitfähige Partikel können Kurzschlüsse in den montierten Bauteilen verursachen.Gummireinigungs- und Trocknungsmaschineist speziell für Silikonkautschuk, Hardware, Kunststoffe und Elektronikgehäuse konzipiert und verwendet drei Gruppen von sechsstufigen Reinigungsverfahren, die je nach Verschmutzungsgrad frei kombiniert werden können.

Für Elektronikanwendungen, die Reinraumtauglichkeit erfordern, sollte der Reinigungsprozess mit deionisiertem Wasser und nichtionischen Tensiden durchgeführt und anschließend HEPA-gefiltert getrocknet werden, um eine erneute Kontamination zu verhindern. Die sechs Reinigungsstufen der Maschine ermöglichen sequentielle Wasch-, Spül- und Trocknungszyklen, die für spezifische Silikonformulierungen programmiert werden können.IPC-1601Bei der Handhabung elektronischer Baugruppen sollten die Standards für die Überprüfung der Sauberkeit eine Sichtprüfung bei 10-facher Vergrößerung und eine Prüfung auf ionische Kontamination für Teile umfassen, die in hochzuverlässige elektronische Baugruppen eingebaut werden.

Qualitätskontrolle bei der Silikonkautschukverarbeitung für Elektronik

Qualitätsparameter basierend auf typischen Spezifikationen für Silikonkautschukkomponenten in Konsum- und Industrieelektronikprodukten. Die spezifischen Anforderungen variieren je nach OEM.

Bei der Dimensionsprüfung von elektronischen Bauteilen aus Silikon muss der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials berücksichtigt werden, der etwa 3- bis 4-mal höher ist als der von NBR oder EPDM. Bauteile, die bei 25 °C gemessen werden, können bis zu 0,15 % größer sein als bei der in ISO 3601 für die Dimensionsmessung von O-Ringen festgelegten Standard-Referenztemperatur von 23 °C. Für präzise elektronische Bauteile aus Silikon werden temperaturkontrollierte Prüfumgebungen empfohlen.

Fazit: Integrierte Verarbeitung für Silikonkautschuk in Elektronikqualität

Die Verarbeitung von Silikonkautschuk für die Elektronikindustrie erfordert Präzision in jedem Arbeitsschritt – vom Schneiden und Entgraten über die Reinigung bis hin zur Qualitätsprüfung. Die geringe Reißfestigkeit und hohe Temperaturempfindlichkeit von Silikon erfordern andere Anlagenparameter als bei NBR-, EPDM- oder FKM-Mischungen. Automatisierte Schneidemaschinen mit Servomotorsteuerung, kryogenes Entgraten für dünnwandige Silikonteile und mehrstufige Reinigungssysteme bilden die Standardfertigungslinie für Silikonkomponenten in Elektronikqualität.

Hersteller, die in den Markt für Elektroniksilikon einsteigen, sollten jeden Verarbeitungsschritt vor der vollständigen Produktion mit Testchargen validieren und dabei besonderes Augenmerk auf die Auswahl der Entgratungsmethode legen, die sich nach der Dicke des Grates und der Reinigungseffektivität bei der Entfernung des Formtrennmittels richtet.