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Turck Duotec Elektronische Baugruppen vollständig abdichten

Redakteur: Julia Engelke

Um die Anschlussstelle zwischen metallischen Kontakten und dem Kunststoffgehäuse wasserfest und autoklavierbar abzudichten, hat Turck Duotec ein neues Verfahren zur autoklavierbaren Umspritzung für elektronische Baugruppen entwickelt.

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Versiegelte Metallkontakte halten stand: Aufgeführt ist ein Beispiel für eine Lecktestkampagne, durchgeführt an elektronischen Bauteilen mit einem Messingkontakt, der mit einer einige μm dicken Goldschicht beschichtet ist.
Versiegelte Metallkontakte halten stand: Aufgeführt ist ein Beispiel für eine Lecktestkampagne, durchgeführt an elektronischen Bauteilen mit einem Messingkontakt, der mit einer einige μm dicken Goldschicht beschichtet ist.
(Bild: Turck Duotec)

Die Entwicklung und Produktion kundenspezifischer Elektronik zählt zu den Kernkompetenzen der Turck Duotec. Seit einigen Jahren bietet der Technologie-Dienstleister außerdem einen sterilisier- und autoklavierbaren Schutz der Elektronik mittels Umspritzen an. Die Expertise des Unternehmens beruht auf mehrjähriger Vorentwicklung und langjährigen Erfahrungen im Elektronikschutz durch Umspritzen. Die Basistechnologie – Herstellung von PCBA und sterilisationsfähiger Schutz durch Umspritzen – wurde vor zwei Jahren auf den Markt gebracht und wird seitdem in der Serienproduktion für medizinische Produkte eingesetzt. Seit etwa einem Jahr besteht außerdem die Möglichkeit, PTFE-Verbindungen technologisch abzudichten, was ebenfalls seit Kurzem in der Serienfertigung von Medizintechnik Anwendung findet. Nun ist auch die technologische Option zum Abdichten von Metallkontakten marktreif.

Komplette Lösung für den gesamten Prozess

Der Sterilisation medizinischer Geräte geht in der Regel eine intensive Reinigung voraus. Um diese Prozesse möglichst einfach und effizient zu gestalten, setzt Turck Duotec auf einen Stand-alone-Schutz der Elektronik. Damit gibt es eine komplette Lösung für den gesamten Prozess. Eine Kombination mit einem zusätzlichen Element, wie z.B. einem externen Gehäuse, ist nicht erforderlich. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurden Module entwickelt, die keine Mikroatmosphäre im Inneren enthalten und deren Außenhüllen völlig flüssigkeitsdicht und mechanisch robust sind. Sie müssen nicht nur gegenüber den Temperatur-, Druck- und Dampfeinflüssen im Autoklav standhalten, sondern auch gegenüber dem Eindringen von Flüssigkeiten und aggressiven Chemikalien, die beim Waschen vor der Sterilisation verwendet werden, beständig sein.

Entscheidend für die Lebensdauer ist bei Modulen mit einem Anschlusselement, wie z.B. Metallkontakten, die Dichtheit der Schnittstelle zwischen dem Gehäuse und dem Anschlusselement. Genau diese Schnittstelle zwischen dem umspritzten Gehäuse und dem metallischen Kontaktelement hat Turck Duotec untersucht und weiterentwickelt. Damit wird Kunden aus dem Medizinbereich ein zusätzlicher Vorteil geboten.

Bisher existiert keine ISO- oder IEC-Norm, die die Alterung von Elektronik durch Sterilisationsprozesse regelt. Aus diesem Grund hat sich Turck Duotec mit Hilfe entsprechender Untersuchungen ein umfassendes Know-how angeeignet und passende Tests entwickelt, um Vorhersagen zur Widerstandsfähigkeit der entwickelten Lösungen zu treffen. Geeignete Verfahren sind das Eintauchen in Chemikalien, Sterilisationskampagnen und thermische Schockzyklen, insbesondere in Kombination miteinander. Mit Hilfe dieser Tests wurde die neue technologische Möglichkeit der versiegelten Metallkontakte überprüft.

Verbindung zwischen Gehäuse und Metallkontakt hält dicht

Aufgeführt ist ein Beispiel für eine Lecktestkampagne, durchgeführt an elektronischen Bauteilen mit einem Messingkontakt, der mit einer einige μm dicken Goldschicht beschichtet ist. Ein dielektrischer Test bei 1.500 V, dem ein 30-minütiges bzw. 7-tägiges Eintauchen (IP 67 bzw. IP 68) in Flüssigkeit sowie mehrere hundert Temperaturschockzyklen an der Luft von maximal -75 bis +150 °C vorausgingen, zeigt die Qualität der Dichtheit vor und nach der beschleunigten Alterung durch die Messung des Leckstroms.

Der entwickelte Schutz bzw. die Abdichtung eines durch das Gehäuse geführten Metallelements ermöglichen weitere Optionen: Die neue Technologie ist unabhängig von Form, Funktion und Größe der abzudichtenden Metallelemente. Es ist also denkbar, statt Kontakten Kühlkörper zu integrieren, um die z.B. von einer LED oder einem Mikrocontroller erzeugte Wärme abzutransportieren und dabei das Gehäuse elektrisch isolierend und dicht zu halten. Alternativ kann durch das Einfügen eines metallischen Elements auch ein optimaler Wärmepfad, z.B. zu einem Temperatursensor auf dem PCBA, erstellt werden.

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