هل يمكن أن يتسرب الماء عبر السيليكون؟

 

الماء السائل مقابل بخار الماء: نوعان مختلفان من "التسرب"

1) تسرب المياه السائلة

عادةً ما يمنع السيليكون المُطبق بشكل صحيح تسرب الماء السائل بفعالية. في معظم حالات الفشل الواقعية، يتسرب الماء بسبب:

• تغطية غير كاملة للخرز أو بقع رقيقة
• سوء تحضير السطح (الزيت، الغبار، عوامل الفصل)
• حركة تكسر خط الترابط
• فقاعات الهواء، أو الفراغات، أو الشقوق الناتجة عن المعالجة غير السليمة
• التركيب الكيميائي للسيليكون غير مناسب للركيزة (التصاق ضعيف)

يمكن لخرزة السيليكون المتصلة والمترابطة جيدًا أن تتحمل الرذاذ والمطر وحتى الغمر لفترة قصيرة اعتمادًا على التصميم والسمك وهندسة الوصلة.

2) نفاذية بخار الماء

حتى عندما يكون السيليكون سليماً، تسمح العديد من أنواع مطاط السيليكون بانتشار بطيء لبخار الماء. وهذا ليس "تسرباً" مرئياً كالثقب، بل أشبه بانتقال الرطوبة تدريجياً عبر غشاء.

بالنسبة لحماية الإلكترونيات، فإن هذا التمييز مهم: قد تتعرض لوحة الدوائر المطبوعة الخاصة بك للرطوبة على مدى شهور/سنوات إذا كانت مادة التغليف المصنوعة من السيليكون قابلة للنفاذ للبخار، حتى لو كانت تمنع الماء السائل.

لماذا يُستخدم السيليكون كمادة تغليف؟

A مادة تغليف سيليكونيةيتم اختيارها ليس فقط لمقاومة الماء، ولكن أيضاً لموثوقيتها الشاملة:

• نطاق واسع لدرجة حرارة التشغيل:تؤدي العديد من أنواع السيليكون أداءً يتراوح تقريبًا بينمن -50 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية، مع درجات تخصصية أعلى.
• المرونة وتخفيف التوتر:يساعد معامل المرونة المنخفض على حماية وصلات اللحام والمكونات أثناء دورات التبريد والتسخين.
• مقاومة للأشعة فوق البنفسجية والظروف الجوية:يتحمل السيليكون الظروف الخارجية بشكل جيد مقارنة بالعديد من البوليمرات العضوية.
• العزل الكهربائي:يدعم الأداء العازل الجيد تصميمات الإلكترونيات عالية الجهد والحساسة.

بمعنى آخر، غالباً ما يحسن السيليكون المتانة على المدى الطويل حتى عندما لا يكون "حاجز الرطوبة المثالي" هو الهدف الأساسي.

ما الذي يحدد ما إذا كان الماء سيتسرب عبر السيليكون؟

1) جودة المعالجة وسماكتها

يسهل على بخار الماء اختراق الطبقة الرقيقة، كما أن الخرزات الرقيقة أكثر عرضة للتلف. أما في عمليات الإحكام، فيُعدّ ثبات السماكة أمرًا بالغ الأهمية. وفي عمليات التغليف، يمكن أن يؤدي زيادة السماكة إلى إبطاء انتقال الرطوبة وتحسين الحماية الميكانيكية.

2) الالتصاق بالركيزة

يمكن للسيليكون أن يلتصق بقوة، ولكن ليس تلقائيًا. قد تحتاج المعادن والبلاستيك والأسطح المطلية إلى ما يلي:

• مسح بالمذيبات / إزالة الشحوم
• الاحتكاك (عند الاقتضاء)
• برايمر مصمم لربط السيليكون

في الإنتاج، تعتبر حالات فشل الالتصاق من أهم أسباب "التسريبات"، حتى لو كان السيليكون نفسه جيدًا.

3) اختيار المواد: مادة RTV مقابل مادة المعالجة بالإضافة، مادة مملوءة مقابل مادة غير مملوءة

لا تتصرف جميع أنواع السيليكون بنفس الطريقة. وتؤثر التركيبة على:

• الانكماش عند المعالجة (الانكماش الأقل يقلل من الفجوات الدقيقة)
• معامل المرونة (المرونة مقابل الصلابة)
• مقاومة المواد الكيميائية
• معدل انتشار الرطوبة

بعض أنواع السيليكون المملوءة والتركيبات الخاصة المعززة للحاجز تقلل من النفاذية مقارنة بالسيليكون القياسي عالي التهوية.

4) تصميم وحركة المفاصل

إذا تمددت أو انكمشت المجموعة، يجب أن يتكيف مانع التسرب مع الحركة دون أن يتقشر. تُعد مرونة السيليكون ميزة رئيسية هنا، ولكن فقط إذا كان تصميم الوصلة يوفر مساحة ربط كافية ويتجنب الزوايا الحادة التي تُركز الإجهاد.

إرشادات عملية: متى يكون السيليكون كافياً - ومتى لا يكون كذلك

يُعد السيليكون خيارًا رائعًا عادةً عندما تحتاج إلى:

• مقاومة العوامل الجوية الخارجية (المطر، الرذاذ)
• مقاومة الاهتزاز/التغيرات الحرارية
• عزل كهربائي مع توسيد ميكانيكي

ضع في اعتبارك البدائل أو الحواجز الإضافية عندما تحتاج إلى ذلك:

• الوقاية طويلة الأمد من دخول الرطوبة إلى الأجهزة الإلكترونية الحساسة
• إحكام إغلاق "محكم" حقيقي (السيليكون ليس محكم الإغلاق)
• الغمر المستمر مع فروق الضغط

في هذه الحالات، غالباً ما يجمع المهندسون بين الاستراتيجيات: مادة تغليف السيليكون لتخفيف الإجهاد + حشية الغلاف + الطلاء المطابق + مادة مجففة أو غشاء تهوية، وذلك حسب البيئة.

الخلاصة

الماء لا يتسرب عادةًخلالالسيليكون المعالج في حالته السائلة - تنشأ معظم المشاكل من ضعف الالتصاق، أو وجود فجوات، أو عيوب. لكن بخار الماء قادر على النفاذ عبر السيليكون، ولهذا السبب لا يتطابق مصطلحا "مقاوم للماء" و"مقاوم للرطوبة" دائمًا في مجال حماية الإلكترونيات. إذا شرحت لي حالة استخدامك (علبة خارجية، تغليف لوحات الدوائر المطبوعة، عمق الغمر، نطاق درجة الحرارة)، يمكنني أن أوصي بنوع غلاف السيليكون المناسب، والسماكة المستهدفة، واختبارات التحقق (تصنيف IP، اختبار النقع، دورات حرارية) بما يتناسب مع أهداف الموثوقية لديك.