น้ำสามารถซึมผ่านซิลิโคนได้หรือไม่?

 

น้ำในสถานะของเหลวกับไอน้ำ: “การรั่วไหล” สองแบบที่แตกต่างกัน

1) การรั่วไหลของน้ำเหลว

โดยทั่วไปแล้ว ซิลิโคนที่ใช้อย่างถูกต้องจะช่วยป้องกันน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในกรณีที่เกิดความเสียหายในโลกแห่งความเป็นจริงส่วนใหญ่ น้ำจะซึมเข้าไปเนื่องจาก:

• การปกคลุมของลูกปัดไม่สมบูรณ์หรือมีจุดที่บาง
• การเตรียมพื้นผิวไม่ดี (มีน้ำมัน ฝุ่น สารกันติด)
• การเคลื่อนไหวที่ทำลายแนวพันธะ
• ฟองอากาศ ช่องว่าง หรือรอยแตกที่เกิดจากการบ่มที่ไม่เหมาะสม
• ส่วนประกอบทางเคมีของซิลิโคนไม่เหมาะสมกับพื้นผิว (การยึดเกาะต่ำ)

แนวซิลิโคนที่มีความต่อเนื่องและยึดติดกันอย่างดี สามารถทนต่อการกระเด็นของน้ำ ฝน และแม้กระทั่งการแช่น้ำในระยะเวลาสั้นๆ ได้ ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ความหนา และรูปทรงของรอยต่อ

2) การซึมผ่านของไอน้ำ

แม้ว่าซิลิโคนจะยังคงสภาพสมบูรณ์ แต่ซิลิโคนอีลาสโตเมอร์หลายชนิดก็ยอมให้ไอน้ำซึมผ่านได้ช้าๆ นี่ไม่ใช่การ "รั่ว" ที่มองเห็นได้เหมือนรู แต่เป็นการที่ความชื้นค่อยๆ เคลื่อนตัวผ่านเยื่อบางๆ มากกว่า

ในด้านการปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความแตกต่างนี้มีความสำคัญ: แผงวงจรพิมพ์ของคุณอาจยังคงสัมผัสกับความชื้นได้นานหลายเดือน/หลายปี หากสารเคลือบซิลิโคนยอมให้ไอน้ำผ่านได้ แม้ว่าจะสามารถป้องกันน้ำในรูปของเหลวได้ก็ตาม

เหตุใดจึงใช้ซิลิโคนเป็นสารห่อหุ้ม

A สารห่อหุ้มซิลิโคนเลือกใช้ไม่เพียงเพราะคุณสมบัติกันน้ำ แต่ยังเพราะความน่าเชื่อถือโดยรวมอีกด้วย:

• ช่วงอุณหภูมิการใช้งานกว้าง:ซิลิโคนหลายชนิดมีประสิทธิภาพโดยประมาณตั้งแต่-50°C ถึง +200°Cโดยมีระดับการศึกษาเฉพาะทางที่สูงขึ้น
• ความยืดหยุ่นและการลดความเครียด:ค่าโมดูลัสต่ำช่วยปกป้องรอยเชื่อมและชิ้นส่วนต่างๆ ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
• ทนต่อรังสียูวีและสภาพอากาศ:ซิลิโคนมีความทนทานต่อสภาพอากาศภายนอกได้ดีกว่าโพลิเมอร์อินทรีย์หลายชนิด
• ฉนวนไฟฟ้า:คุณสมบัติทางไดอิเล็กทริกที่ดีช่วยสนับสนุนการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงและมีความไวต่อแรงดันไฟฟ้าสูง

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ซิลิโคนมักช่วยเพิ่มความทนทานในระยะยาว แม้ว่า "การป้องกันความชื้นอย่างสมบูรณ์แบบ" จะไม่ใช่เป้าหมายหลักก็ตาม

อะไรเป็นตัวกำหนดว่าน้ำจะซึมผ่านซิลิโคนได้หรือไม่?

1) คุณภาพและความหนาของการบ่ม

การเคลือบผิวที่บางเกินไปจะทำให้ไอน้ำซึมผ่านได้ง่าย และเม็ดเคลือบที่บางเกินไปก็มีโอกาสเสียหายได้ง่ายกว่า สำหรับการปิดผนึก ความหนาที่สม่ำเสมอจึงมีความสำคัญ สำหรับการหล่อ/ห่อหุ้ม การเพิ่มความหนาจะช่วยชะลอการซึมผ่านของความชื้นและเพิ่มการป้องกันทางกลได้

2) การยึดเกาะกับพื้นผิว

ซิลิโคนสามารถยึดเกาะได้อย่างแข็งแรง แต่ไม่ใช่โดยอัตโนมัติ โลหะ พลาสติก และพื้นผิวเคลือบ อาจต้องการ:

• เช็ดด้วยตัวทำละลาย / ขจัดคราบไขมัน
• การขัดถู (ในกรณีที่เหมาะสม)
• ไพรเมอร์ที่ออกแบบมาสำหรับการยึดติดด้วยซิลิโคน

ในกระบวนการผลิต ปัญหาการยึดเกาะที่ไม่ดีเป็นสาเหตุหลักของการ "รั่วซึม" แม้ว่าซิลิโคนเองจะไม่มีปัญหาก็ตาม

3) การเลือกวัสดุ: RTV เทียบกับแบบบ่มด้วยสารเติมแต่ง, แบบมีสารเติมแต่งเทียบกับแบบไม่มีสารเติมแต่ง

ซิลิโคนทุกชนิดไม่ได้มีคุณสมบัติเหมือนกันทั้งหมด สูตรการผลิตมีผลต่อ:

• การหดตัวระหว่างการอบแห้ง (การหดตัวที่น้อยลงจะช่วยลดช่องว่างขนาดเล็ก)
• โมดูลัส (ความยืดหยุ่นเทียบกับความแข็งแกร่ง)
• ความต้านทานต่อสารเคมี
• อัตราการแพร่กระจายความชื้น

ซิลิโคนบางชนิดที่มีส่วนผสมของสารเติมแต่ง และสูตรพิเศษที่เสริมคุณสมบัติในการกั้นผิว จะลดการซึมผ่านเมื่อเทียบกับซิลิโคนมาตรฐานที่มีคุณสมบัติระบายอากาศได้สูง

4) การออกแบบและการเคลื่อนไหวของข้อต่อ

หากชิ้นส่วนประกอบมีการขยายตัวหรือหดตัว ซีลจะต้องรองรับการเคลื่อนไหวโดยไม่หลุดลอก ความยืดหยุ่นของซิลิโคนเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในกรณีนี้ แต่จะได้ผลก็ต่อเมื่อการออกแบบข้อต่อมีพื้นที่ยึดติดที่เพียงพอและหลีกเลี่ยงมุมแหลมที่ทำให้เกิดความเค้นสะสม

คำแนะนำเชิงปฏิบัติ: เมื่อใดที่ซิลิโคนเพียงพอ และเมื่อใดที่ไม่เพียงพอ

ซิลิโคนมักเป็นตัวเลือกที่ดีเยี่ยมเมื่อคุณต้องการ:

• การป้องกันสภาพอากาศภายนอก (ฝน, น้ำกระเด็น)
• ความต้านทานต่อการสั่นสะเทือน/การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
• ฉนวนไฟฟ้าพร้อมระบบกันกระแทกเชิงกล

พิจารณาทางเลือกอื่นหรือสิ่งกีดขวางเพิ่มเติมเมื่อจำเป็น:

• ป้องกันความชื้นเข้าสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อความชื้นในระยะยาว
• การปิดผนึกแบบ "สุญญากาศ" อย่างแท้จริง (ซิลิโคนไม่ใช่วัสดุที่ปิดผนึกแบบสุญญากาศ)
• การแช่อย่างต่อเนื่องด้วยความแตกต่างของความดัน

ในกรณีเหล่านี้ วิศวกรมักจะผสมผสานกลยุทธ์ต่างๆ เข้าด้วยกัน เช่น สารเคลือบซิลิโคนเพื่อลดความเครียด + ปะเก็นตัวเรือน + สารเคลือบตามรูปทรง + สารดูดความชื้นหรือแผ่นระบายอากาศ ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม

สรุป

โดยปกติน้ำจะไม่รั่วซึมผ่านซิลิโคนชนิดเหลวที่ผ่านการบ่มแล้วนั้น ปัญหาส่วนใหญ่มักเกิดจากการยึดเกาะที่ไม่ดี ช่องว่าง หรือข้อบกพร่อง แต่ไอน้ำสามารถซึมผ่านซิลิโคนได้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมคำว่า "กันน้ำ" และ "กันความชื้น" จึงไม่เหมือนกันเสมอไปในการป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หากคุณบอกลักษณะการใช้งานของคุณ (เช่น การใช้งานภายนอกอาคาร การหุ้มแผงวงจรพิมพ์ ความลึกในการแช่ ช่วงอุณหภูมิ) ผมสามารถแนะนำชนิดของซิลิโคนห่อหุ้ม ความหนาที่ต้องการ และการทดสอบการตรวจสอบ (เช่น ระดับ IP การทดสอบการแช่ การทดสอบวัฏจักรความร้อน) ที่เหมาะสมกับเป้าหมายด้านความน่าเชื่อถือของคุณได้