Инженерные пластики для электроники: Руководство по выбору материалов

Лучшими инженерными пластиками для электроники являются ПБТ, ПК, АБС, смеси ПК/АБС и нейлон (ПА), выбираемые на основе термических требований, электрической изоляции, ударопрочности и метода обработки. Выбор правильного сорта помогает производителям соответствовать стандартам безопасности, уменьшать количество брака деталей и поддерживать стабильность производства.

Что происходит, когда материал, выбранный по внешнему виду, перегревается внутри герметичного корпуса? В 2024 году производитель потребительской электроники узнал об этом на собственном опыте, когда популярное домашнее устройство начала выходить из строя летом.

Виновником не был проект схемы. Виновником был материал корпуса: стандартный сорт АБС, не имеющий достаточной температуры отклонения от тепла для внутренних компонентов. Переход на смесь ПК/АБС, стойкую к теплу, решил проблему и уменьшил количество гарантийных претензий на 40%. Именно такие решения приходится принимать ежедневно службам закупок и инженерным отделам.

В этом руководстве вы узнаете, какие инженерные пластики показывают наилучшие результаты в электронике, как подобрать свойства материала в соответствии с функциональными требованиями и что нужно проверить при закупке смолы для электронных компонентов. Независимо от того, производите ли вы разъемы, корпуса или внутренние конструкционные детали, приведенные ниже варианты выбора материалов помогут вам создать долговечные продукты.

Основные выводы

• PBT и PA66 являются ведущими материалами для электрических разъемов из-за их высокой термостойкости, изоляционных свойств и размерной стабильности.

• PC и смеси PC/ABS преобладают в корпусах электроники, где важны ударная прочность, термостойкость и внешний вид поверхности.

• ABS остается экономически эффективным вариантом для корпусов бытовой техники и потребительской электроники при ограниченном воздействии тепла.

• При выборе материала необходимо учитывать оценки по воспламеняемости, значения CTI, влагопоглощение и совместимость с технологическим процессом.

• Закупка через авторизованного дистрибьютора обеспечивает получение аутентичных марок с техническими паспортами и возможность отслеживания партии.

Что делает технические пластмассы подходящими для электроники?

Электронные компоненты работают в сложных условиях. Материалы должны обеспечивать электрическую изоляцию, противостоять теплу, сохранять размеры при нагрузке и часто соответствовать строгим стандартам по огнестойкости. Технические пластмассы для электроники выполняют эту роль, так как они сочетают эти свойства с свободой в дизайне и эффективностью производства термопластичных смол.

В отличие от товарных пластмасс, эти передовые смолы обладают более высокой термической стабильностью, лучшей механической прочностью и улучшенной химической стойкостью. Их можно лить в сложные геометрии, окрашивать равномерно и армировать стекловолокном или противопожарными добавками для конкретных применений.

Несколько свойств имеют наибольшее значение:

• Температура отклонения при нагреве (HDT): Определяет, как материал ведет себя под нагрузкой при повышенных температурах. Автомобильные электронику и источники питания под капотом часто требуют HDT выше 120°C.

• Диэлектрическая прочность и КТИ: Электрическая изоляция является критически важной. Сравнительный индекс трещиностойкости (CTI) измеряет сопротивление электрическому пробою на загрязненных поверхностях. Более высокие значения CTI необходимы для высоковольтных разъемов.

• Оценка горючести: Пластмассы UL 94 классифицируются по таким оценкам, как V-0, V-1, V-2 и HB, которые показывают, как материал горит и самотушится. Многие корпуса электроники требуют V-0.

• Размерная стабильность: Детали должны сохранять строгие допуски после литья, особенно в случае соединителей и реле.

• Химическая стойкость: Взаимодействие с припоевыми флюсами, очищающими агентами и смазочными материалами может ухудшить свойства несоответствующих материалов.

Например, ПБТ (полибутилентерефталат) широко используется для изготовления соединителей, так как он сочетает в себе электрические свойства, термостойкость и литьевое качество. ПК (поликарбонат) обладает высокой ударной прочностью и прозрачностью, что делает его идеальным для дисплеев, линз светодиодов и защитных крышек. АБС обеспечивает хорошее качество поверхности и технологичность при более низкой стоимости для корпусов, где не требуется высокая термостойкость.

Общие конструкционные пластики для электронных применений

ПБТ для соединителей и переключателей

ПБТ является одним из наиболее распространенных конструкционных пластмасс для электроники. Он быстро кристаллизуется, что позволяет сократить циклы литья под давлением и повысить производительность. Грейды ПБТ обладают превосходной размерной стабильностью, низким впитыванием влаги и хорошими электрическими изоляционными свойствами.

Полибутилентерефталат (PBT) для электроники особенно популярен в изделиях на основе разъемов и переключателей, где важны точность и термоустойчивость.

Многие производители разъемов используют стеклонаполненный ПБТ для достижения более высокой термоустойчивости и механической прочности. Также доступны огнезащитные грады ПБТ для применений, которые должны соответствовать требованиям UL 94 V-0.

Для применений в разъемах тщательно сравнивайте различные грады ПБТ. Некоторые поставщики, в том числе Polyplastics, предлагают варианты ПБТ, специально разработанные для тонкостенных разъемов и высокотемпературных пайочных процессов. Ознакомьтесь с нашей линейкой ПБТ-резины для разъемов и электроника.

Поликарбонат (PC) для корпусов, линз и дисплеев

Поликарбонат (ПК) обладает выдающейся ударостойкостью и оптической прозрачностью. В электронике ПК используется для корпусов смартфонов, линз светодиодов, рамок мониторов и защитных крышек. Он также лучше переносит повышенные температуры, чем АБС, что делает его подходящим для устройств с внутренним выделением тепла.

Основным ограничением ПК является химическая чувствительность к некоторым растворителям и риск появления напряженных трещин. Некоторые из этих проблем можно решить с помощью нанесения покрытия или добавки огнезащитных веществ, но выбор материала должен соответствовать предполагаемой среде эксплуатации.

Для прозрачных или полупрозрачных электронных деталей поликарбонат (PC) часто предпочитают полиметилметакрилату (PMMA), когда требуется ударная прочность. Наши марки PC охватывают оптические и универсальные варианты для производства электронных устройств.

АБС для корпусов бытовой техники и потребительской электроники

Акрилонитрил - бутадиен - стирол (АБС) - это экономичный материал с хорошей ударной прочностью, качеством поверхности и технологичностью. Он обычно используется для корпусов бытовой техники, пультов дистанционного управления, клавиатур и корпусов электронных устройств, работающих при низкой температуре.

АБС хорошо работает, когда устройство работает при умеренных температурах и не подвергается длительному воздействию тепла. Для применений вблизи источников тепла смеси АБС с PC или термостойкие марки АБС являются лучшими вариантами. Ознакомьтесь с нашей АБС - смолой для корпусов бытовой техники и электронных устройств.

Смеси PC/АБС для прочных, термостойких корпусов

Смесь PC/АБС сочетает технологичность и качество поверхности АБС с термостойкостью и ударной прочностью PC. Она широко используется в корпусах ноутбуков, корпусах аккумуляторов, автомобильной электронике и портативных устройствах.

Корпуса электронных устройств из PC/ABS - популярный выбор, когда продукту требуется как прочность, так и высококачественная поверхность.

Соотношение компонентов смеси влияет на характеристики. Более высокое содержание ПК улучшает термостойкость и твердость, в то время как более высокое содержание АБС улучшает текучесть и качество поверхности. Для корпусов электронных устройств сбалансированный состав PC/ABS часто обеспечивает наилучшее сочетание свойств.

Когда Li нужен был материал для нового портативного медицинского устройства, инженерная команда провела испытания на АБС, ПК и PC/ABS. АБС не прошел испытание на падение при -10°C. ПК треснул во время испытания на чистку растворителем.

Смесь PC/ABS прошла оба испытания и позволила создать текстурированную поверхность, соответствующую замыслу дизайна продукта. Устройство было запущено в срок без дорогостоящей перепроектировки материала.

Нейлон для конструкционных и внутренних компонентов

Нейлон (PA6 и PA66) обладает высокой механической прочностью, износостойкостью и сопротивлением усталости. В электронике он используется для шнуров для кабелей, корпусов вентиляторов, кронштейнов крепления и разъемов. Однако нейлон впитывает влагу, что может повлиять на размерную стабильность и электрические свойства с течением времени. Сорта с наполнителем из стекловолокна уменьшают впитывание влаги и повышают прочность.

Для высокотемпературных применений PA66 обычно предпочтительнее PA6 из-за ее более высокой температуры плавления и температуры отклонения при нагревании.

ТПУ для уплотнений, кабелей и гибких деталей

Термопластичный полиуретан (ТПУ) используется в электронике для гибких оболочек кабелей, уплотнений, прокладок и наклепанных ручек. Его твердость может быть настроена в широком диапазоне, и он обладает превосходной стойкостью к истиранию и разрыву. ТПУ обычно не используется для жестких корпусов, но он важен для применений, требующих гибкости и долговечности.

Критерии выбора материалов для электронных компонентов

Выбор правильных конструкционных пластмасс для электроники требует соответствия свойств материала функции и окружающей среды детали. Вот практическая схема выбора материалов для электроники.

Рабочая температура

Определите максимальную непрерывную рабочую температуру и любые кратковременные пики нагрева. Блоки питания, драйверы светодиодов и автомобильная электроника часто требуют материалов с HDT выше 120°C. Потребительские устройства с низким внутренним нагревом могут использовать ABS или стандартный ПК.

Электрические требования

Проверьте требуемую диэлектрическую прочность, CTI и объемное сопротивление. Высоковольтные разъемы требуют более высоких значений CTI и материалов с стабильными диэлектрическими свойствами при циклических изменениях температуры и влажности. Стандарты IPC предоставляют подробные рекомендации по испытаниям электрических свойств электронных материалов.

Нормы огнестойкости

При выборе огнезащитных пластмасс для электроники определите класс UL 94, требуемый конечным стандартом применения или техническими условиями заказчика. Многие корпуса электроники требуют класса V-0, в то время как внутренние конструкционные детали могут соответствовать классу V-2 или HB. Всегда запрашивайте желтую карточку UL для конкретного сорта материала, чтобы подтвердить сертификацию.

Механические нагрузки

Учитывайте ударные нагрузки, вибрацию и усилия сборки. Корпуса должны быть ударопрочными. Разъемы должны обладать стойкостью к ползучести, чтобы сохранять контактную силу во времени. Монтажные кронштейны должны иметь жесткость и прочность.

Воздействие окружающей среды

Оцените воздействие влаги, химических веществ, ультрафиолетового излучения и пыли. Нейлон впитывает влагу. Поликарбонат чувствителен к некоторым растворителям. Полиметилметакрилат (ПММА) желтеет при длительном воздействии ультрафиолетового излучения, если не стабилизирован.

Внешний вид и качество поверхности

Видимые части могут потребовать цветовой однородности, уровня блеска и текстуры. ABS и PC/ABS обеспечивают отличное качество поверхности для потребительской электроники. PC позволяет создавать прозрачные детали для линз и дисплеев.

Метод обработки

Большинство электронных деталей изготавливаются методом литья под давлением. Перед выбором марки материала проверьте показатель текучести расплава, усадку при литье, требования к сушке и рекомендации по конструкции затворов.

Нужна помощь в подборе материала для вашего применения? Наша техническая поддержка может проанализировать ваши требования и порекомендовать подходящие марки материалов.

Сравнение конструкционных пластмасс для корпусов и разъемов электроники

В таблице ниже сравниваются распространенные конструкционные пластмассы для электроники по основным критериям выбора.

Это сравнение является отправной точкой, а не окончательной спецификацией. Всегда проверяйте техническую спецификацию для конкретного сорта и подтверждайте свойства с поставщиком перед началом производства. Вы можете найти подробные свойства материалов на UL Prospector.

Вопросы обработки и конструктивного проектирования

Даже лучшие инженерные пластики для электроники будут работать хуже, если не учитывать параметры обработки и конструкцию детали. Выбор материала - только часть задачи.

Влажность и сушка

PBT и нейлон впитывают влагу из атмосферы. Литье мокрым смолом вызывает гидролиз, дефекты поверхности и снижение механических свойств. Тщательно следуйте рекомендациям поставщика по сушке. PBT обычно сушится при 120°C в течение 4 часов, в то время как PA66 может потребовать 80°C в течение 4 - 6 часов.

Толщина стенки и конструкция затвора

Тонкостенные электронные корпуса и разъемы требуют материалов с хорошими текучестью. Слишком толстые стенки могут вызывать впадины на поверхности и увеличение времени цикла. Расположение затвора влияет на сварные швы, схемы заполнения и прочность детали.

Ускорение и допуск при формования

Каждый материал имеет разную скорость усадки. PBT усваивается по-разному в зависимости от содержания стекловолокна и направления потока. Учитывайте усадку при проектировании инструмента, чтобы соответствовать строгим допускам соединителей.

Напряжение и ползучесть

Пластиковые детали под постоянной нагрузкой могут ползти со временем. Корпуса соединителей должны сохранять упругую силу и правильную выравнивание контактов. Выбирайте материалы с хорошей устойчивостью к ползучести и проектируйте с достаточными запасами безопасности.

Противопожарные добавки

Безгалогеновые противопожарные добавки все чаще предпочитаются по экологическим и нормативным причинам. Некоторые безгалогеновые марки уступают немного в механических свойствах по сравнению с бромированными системами. Тестируйте полную марку, а не только базовый полимер.

Цепочка поставок и обеспечение качества для электронных марок

Даже наилучшая спецификация материала терпит неудачу, если поставляемый смола является фальшивкой, не соответствует стандартам или нестабильна. Производители электронных устройств зависят от согласованности партии к партии для контроля качества и соблюдения нормативных требований.

Поиск инженерных пластмасс для электроники через авторизованного дистрибьютора снижает эти риски. Ailide Polymer закупает сертифицированные марки материалов через авторизованные каналы у таких поставщиков, как DuPont, Polyplastics, Chi Mei, Formosa Plastics, LCY Chemical, Asahi Kasei, Bayer и BASF. К каждой партии поставляются технические паспорта и сопроводительные документы для обеспечения отслеживаемости.

При оценке поставщика запросите:

• Сертификат анализа или отчет о партионном тестировании

• Технический паспорт для конкретной марки

• Желтая карта UL или сертификат на огнестойкость

• Письмо об авторизации поставщика, если это применимо

• Документы для отслеживаемости

Сотрудники закупочной группы завода электроники в провинции Jiangsu когда-то перешли от недорогого посредника к авторизованному дистрибьютору после получения двух несогласованных партий PBT. Различия в цвете привели к остановкам сборочного конвейера и жалобам клиентов. С использованием сертифицированного материала вариации от партии к партии значительно снизились, и завод прошел ежегодный аудит у клиента без необходимости в корректирующих действиях.

Для производителей в Китае решения по электронике и электротехнике компании Ailide Polymer предоставляют доступ к сертифицированным маркам с распределением по всей стране и технической поддержкой.

Часто задаваемые вопросы

Какой инженерный пластик лучше всего подходит для электрических разъемов?

Для электроники наиболее распространенными выборами являются ПБТ и ПА66. ПБТ обладает превосходной размерной стабильностью и низким впитыванием влаги, что делает его идеальным для точных разъемов. ПА66 имеет более высокую термостойкость и механическую прочность, но впитывает влагу, которую необходимо контролировать.

Что лучше для корпусов электроники: ПК или АБС?

ПК лучше, если требуется термостойкость, ударная прочность или прозрачность. АБС более экономически эффективен для низкотемпературных применений, где важны качество поверхности и технологичность. Смеси ПК/АБС представляют собой компромиссное решение для требовательных корпусов.

Что означает UL 94 V - 0?

UL 94 V - 0 - это класс огнестойкости, который означает, что материал прекращает гореть в течение 10 секунд после удаления пламени и не осыпается горящими каплями. Он обычно требуется для корпусов электроники и внутренних компонентов.

Почему CTI важен для пластиков в электронике?

Показатель сопротивления трещинообразованию (CTI) измеряет сопротивление материала трещинообразованию, которое представляет собой электрический пробой по загрязненной поверхности. Более высокие значения CTI необходимы для высоковольтных и высоконадежных применений.

Можно ли перерабатывать технические пластики?

Многие технические пластики могут быть переработаны, но смешанные или огнестойкие марки могут потребовать специальных потоков переработки. Для электроники отделите корпуса от печатных плат и металлических вставок перед переработкой.

Заключение

Технические пластики для электроники должны обеспечивать баланс между электрической изоляцией, термическими характеристиками, механической прочностью и требованиями по огнестойкости. PBT и PA66 лидируют в сегменте соединителей, PC и PC/ABS преобладают в стойких корпусах, ABS остается практичным выбором для потребительских устройств, чувствительных к стоимости, а TPU используется для гибких уплотнений и кабелей.

Правильный выбор зависит от рабочей температуры, электрических требований, воздействия окружающей среды и метода обработки. Всегда проверяйте свойства материала с помощью технических паспортов, сертификатов огнестойкости и документации по партии перед увеличением масштабов производства.

В компании Ailide Polymer мы поставляем сертифицированные технические пластмассы для электроники и смолы электрического класса от всемирно известных брендов, а также осуществляем доставку по всей стране и предоставляем техническую поддержку. Просмотрите наш каталог товаров, чтобы ознакомиться с марками ПБТ, ПК, АБС, ПК/АБС и нейлона, или свяжитесь с нами, чтобы запросить коммерческое предложение и техническую спецификацию для вашего проекта.