실리콘 센서 캡슐화: 소재 선정, 접착력 및 IP 등급 보호 시험

실리콘 캡슐화는 센서와 그 전자 연결부를 습기, 먼지, 진동, 충격, 화학 물질 및 온도 변화로부터 보호합니다. 이는 자동차 센서, 실외용 전자기기, 산업용 송신기, 의료 기기, 배터리 시스템, 가전제품 및 IoT 장비에 사용됩니다.

그러나 센서를 실리콘으로 덮는다고 해서 자동으로 방수가 되는 것은 아닙니다. 캡슐화 재료는 민감한 부품을 손상시키거나 감지 기능을 방해하지 않으면서 하우징, 회로 기판, 전선 및 삽입 부품에 단단히 접착되어야 합니다.

신뢰할 수 있는 센서 캡슐화를 위해서는 엔지니어들이 다음 사항들을 조율해야 합니다:

센서의 작동 원리
실리콘의 경도 및 탄성계수
점도와 유동
치유 화학
전기적 및 열적 특성
각 기판에 대한 접착력
캡슐화 두께
전선 및 커넥터 출구
기계적 스트레인 릴리프
환경적 노출
전체 조립품에 대한 IP 테스트

실리콘 센서 캡슐화란 무엇인가요?

“캡슐화”라는 용어는 여러 가지 서로 다른 제조 공정을 지칭할 수 있습니다.

실리콘 포팅

액상 실리콘 화합물을 하우징 내부에 도포한 뒤, 회로 기판과 부품 주위를 감싸도록 경화시킵니다.

화분에 심기에 적합한 식물은 다음과 같습니다:

불규칙한 공간 채우기
전자 어셈블리 보호
진동 저감
노출된 도체의 절연 처리
내부 공동의 밀봉

실리콘 젤 캡슐화

매우 부드러운 실리콘 젤이 깨지기 쉬운 전자 부품을 감싸주면서 최소한의 응력만 가합니다.

젤은 다음과 같은 용도로 유용합니다:

MEMS 소자
정밀한 와이어 본딩
전력 모듈
압력 감지 전자기기
열팽창의 영향을 받는 부품

예를 들어, 다우(Dow)는 DOWSIL EG-4175를 전자 모듈, 산업용 센서 및 액추에이터용 자가 프라이밍형 가교 경화형 실리콘 젤로 설명하고 있습니다. DOWSIL EG-4175 실리콘 젤

실리콘 오버몰딩

액상 실리콘 고무는 센서, 하우징 또는 인서트 주위에 사출 성형됩니다.

오버몰딩을 통해 다음과 같은 제품을 만들 수 있습니다:

제어된 외부 형상
일체형 씰
케이블 스트레인 릴리프
장착 기능
매끄럽고 깔끔하게 마감된 표면

센서와 전자 부품은 성형 압력과 경화 온도를 견뎌야 합니다.

콘포멀 코팅

회로 기판 표면에 얇은 실리콘 층을 도포합니다. 이는 습기와 오염으로부터 보호해 주지만, 포팅과 같은 수준의 기계적 지지력을 제공하거나 공극을 완전히 채워주지는 않습니다.

성형 실리콘 부트 또는 커버

센서 위에 별도의 실리콘 부품을 조립합니다. 이 방식은 부품 교체 및 수리가 가능하지만, 신뢰할 수 있는 기계적 밀봉 인터페이스가 필요합니다.

센서 기능부터 시작하기

재질을 선택하기 전에 센서가 무엇을 감지해야 하는지 먼저 결정하십시오.

센서는 다음 요소에 직접 노출되어야 할 수 있습니다:

기압
유체 압력
습도
가스
빛
소리
자기장
열
기계적 변형

활성 영역을 캡슐화하면 감도가 떨어지거나 응답이 지연되거나 작동이 완전히 차단될 수 있습니다.

설계에서는 어셈블리를 다음과 같이 구분해야 합니다:

완전히 캡슐화되어야 하는 영역
얇고 정밀하게 제어되는 막이 필요한 분야
광학 또는 음향 창이 필요한 구역
반드시 개방되어야 하는 구역
환기가 필요한 구역
전기 및 기계적 인터페이스

압력 센서

압력 센서에는 압력을 감지 소자로 전달하는 포트나 유연한 다이어프램이 필요할 수 있습니다.

주요 설계 고려 사항은 다음과 같습니다:

막 두께
막 직경
실리콘 탄성 계수
온도에 따른 강성
포집된 공기량
압력 범위
응답 시간
영점 드리프트

두껍거나 단단한 실리콘 층은 압력 전달에 변화를 일으키고 교정 오차를 유발할 수 있습니다.

온도 센서

실리콘은 온도 센서를 보호할 수 있지만, 캡슐화 두께와 열전도도가 응답 시간에 영향을 미칩니다.

캡슐화 두께를 늘리면 기계적 보호 성능은 향상될 수 있지만, 센서의 열 반응 속도는 느려질 수 있습니다.

검증:

목표 온도에 도달하는 데 걸리는 시간
온도 측정 오차
열 사이클링
자가 발열
하우징을 통한 열전달

광학 센서

광학 센서에는 투명 실리콘이 필요할 수 있습니다.

리뷰:

작동 파장에서의 광 전송
굴절률
헤이즈
황변
거품
표면 마감
부생산물 처리
자외선 노출
렌즈나 창에 달라붙음

겉보기에는 투명해 보이는 재료라도 자외선이나 적외선 파장대에서 적절한 투과율을 보이지 않을 수 있습니다.

습도 및 가스 센서

습도 및 가스 센서는 일반적으로 주변 대기에 제어된 방식으로 노출되어야 합니다.

가능한 해결책으로는 다음과 같은 것들이 있습니다:

전자 부품만을 선택적으로 캡슐화
감지 소자를 노출된 상태로 두기
다공성 보호막의 사용
전용 환기 통로 만들기
감지실과 전자 장치실을 분리하기

환경적 장벽은 센서가 감지하도록 설계된 분자들을 차단해서는 안 된다.

음향 및 초음파 센서

실리콘은 음향 임피던스와 감쇠 특성을 변화시킵니다. 캡슐화 처리로 인해 공진 주파수가 이동하거나 진폭이 감소하거나 방향성 응답이 달라질 수 있습니다.

전체 조립품을 의도된 주파수 범위 전반에 걸쳐 테스트하십시오.

실리콘 캡슐화제 선택

재료는 전기적, 기계적, 열적 및 환경적 요구 사항에 따라 선정해야 합니다.

점도와 유동

저점도 재료는 좁은 틈새로 흘러 들어가거나 작은 부품 주위를 감싸며 흐릅니다.

잠재적인 장점으로는 다음과 같은 것들이 있습니다:

더 나은 공극 충진
더 간편한 분배
갇힌 공기의 감소
구성 요소별 적용 범위 개선

가능한 단점으로는 다음과 같은 것들이 있습니다:

하우징 틈새를 통한 누수
감지 포트로 유입
연락처로의 이전
두께를 일정하게 유지하기 어려움

점도가 높은 재료는 제자리에 더 잘 고정되지만, 부품 주위에 공기가 갇히거나 좁은 공간을 제대로 채우지 못할 수 있습니다.

경도 및 탄성계수

저탄성 계수 소재는 솔더 접합부, 세라믹 소자, 와이어 본딩 및 민감한 MEMS 구조물에 가해지는 응력을 줄여줍니다.

더 단단한 엘라스토머는 다음과 같은 장점을 제공합니다:

더 뛰어난 내충격성
더 뛰어난 형태 유지력
내마모성 향상
더 많은 기계적 지원

그러나 강성이 지나치게 높으면 하우징의 움직임과 열팽창 응력이 센서로 전달될 수 있습니다.

DOWSIL EE-3200은 전자 조립품 내부의 응력을 줄이면서 작은 틈을 메우도록 설계된, 유연하고 저응력 특성의 캡슐화 재료의 대표적인 예입니다. DOWSIL EE-3200 저응력 실리콘 캡슐화제

쇼어 경도만을 기준으로 재료를 선정해서는 안 됩니다. 전체적인 응력-변형률 거동을 검토하고, 캡슐화 처리된 완성된 센서를 시험해야 합니다.

치료 화학

일반적인 실리콘 시스템으로는 다음이 있습니다:

가압 경화형 실리콘
응축 경화형 실리콘
1액형 수분 경화형 실리콘
2액형 상온 경화형 실리콘
열에 의해 경화되는 실리콘
성형 가능한 LSR

이 치료 시스템은 다음 항목에 영향을 미칩니다:

근무 시간
치유 속도
경화 온도
부생산물 발생
접착
장비 요건
치료 억제 위험
생산 처리량

가열 경화형 실리콘

가산 경화 시스템은 깨끗한 경화 과정과 안정적인 물성을 제공할 수 있지만, 특정 오염 물질은 경화를 저해할 수 있습니다.

잠재적인 호환성 문제로는 다음이 있습니다:

유황 함유 물질
일부 아민
특정 접착제
일부 플럭스 잔류물
주석 경화형 실리콘 오염
승인되지 않은 장갑 또는 세정제

모든 생산용 기판 및 공정 화학 물질에 대해 치료 호환성 테스트를 수행하십시오.

응축 경화형 실리콘

응축 경화형 재료는 실온에서 가공하기에 편리할 수 있지만, 경화 부산물이 방출될 수 있습니다. 두꺼운 단면이나 공간이 제한된 형상은 얇고 노출된 층과는 다르게 경화될 수 있습니다.

확인:

경화 깊이
부생품 호환성
부식 위험
감정 털어놓기
최종 전기적 성능

열 경화

열은 제조 주기를 단축시킬 수 있지만, 배터리, 자석, 플라스틱, 접착제, 교정 요소 또는 습기에 민감한 부품에 손상을 줄 수 있습니다.

센서는 전체 시간-온도 프로파일에 대해 적합성 검증을 받아야 합니다.

혼합 비율 및 탈기

2액형 재료는 정확한 계량과 철저한 혼합이 필요합니다.

혼합 오류로 인해 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다:

불완전한 치유
부드럽거나 끈적거리는 부위
부동산의 다양성
접착력 저하
전기적 오염
생산 수율 감소

진공 탈기 또는 제어된 정적 혼합을 통해 포집된 공기를 줄일 수 있습니다. 다만, 이 공정에서는 휘발성 성분이나 포집된 유체가 예기치 않게 팽창하는 원인이 되는 과도한 진공 상태는 피해야 합니다.

열전도율

일반적인 실리콘이 반드시 효율적인 열전도체라고 할 수는 없습니다. 충전제가 포함된 배합은 열전달을 향상시킬 수 있지만 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다:

더 높은 점도
더 높은 경도
밀도 증가
투명도 감소
필러의 침전 현상이 더 심해짐
서로 다른 접착 거동

열전도성 캡슐화는 센서 전자 부품에서 열이 발생하거나 하우징과의 열적 결합이 필요한 경우에 유용합니다.

감지 소자에 열 절연이 필요한 경우에는 바람직하지 않을 수 있습니다.

전기적 특성

전자 센서의 경우, 다음을 검토하십시오:

절연 내력
부피 저항률
유전율
손실 계수
이온 오염
아크 내성
추적 저항
화염 등급

일반적인 데이터시트 수치는 특정 시편 및 환경 조건에서 측정된 것입니다. 경화 후, 습기 노출 및 열 노화 후 필요한 전기적 특성을 반드시 확인하십시오.

수축 및 열팽창 문제 해결

수축률이 낮은 재료라 하더라도 열팽창 계수가 다른 부품들 사이에 접합될 경우 응력이 발생할 수 있습니다.

일반적인 기판 조합으로는 다음이 있습니다:

실리콘
알루미늄
스테인리스강
구리
세라믹
유리
FR-4
PBT
PA
PC
ABS
에폭시

스트레스는 다음 부위에 집중될 수 있습니다:

날카로운 부품 모서리
두꺼운 부분에서 얇은 부분으로의 전환
케이블 출구
모서리 삽입
주택의 벽
센서 다이어프램

저탄성 계수 소재를 사용하고, 형상을 매끄럽게 처리하며, 캡슐화 두께를 적절히 조절하여 응력을 줄이십시오.

접착 요건

접착력이 있으면 실리콘과 하우징 사이의 경계면을 따라 물이 스며드는 것을 막을 수 있습니다.

필요한 기판으로는 다음이 포함될 수 있습니다:

금속 하우징
플라스틱 하우징
PCB 솔더 마스크
유리
세라믹
전선 피복
커넥터 인서트
광학 창

어떤 실리콘 조성물은 특정 기판에는 잘 접착되지만, 다른 기판에는 접착력이 떨어질 수 있습니다.

표면 청결도

오염은 접착 불량의 가장 흔한 원인 중 하나입니다.

가능한 오염 물질로는 다음이 있습니다:

이형제
가공유
지문
먼지
가소제
플럭스 잔류물
실리콘 오일
세정제 잔류물
수분
산화막

생산 공정 내 세척 과정은 문서화되고 관리되어야 합니다.

겉보기에는 깨끗해 보이는 표면이라도 접착을 방해하는 막이 남아 있을 수 있습니다.

표면 전처리

기판에 따라 전처리 과정에는 다음이 포함될 수 있습니다:

용제 세척
수성 세정
플라즈마 처리
코로나 치료
제어된 마모
프라이머 도포
예열
건조

표면 처리는 유효 수명이 제한적입니다. 부품은 처리 후 검증된 처리 범위 내에서 캡슐화되어야 합니다.

프라이머

프라이머를 사용하면 실리콘과 접착이 어려운 플라스틱, 금속 또는 유리 표면 간의 접착력을 향상시킬 수 있습니다.

이 프로세스는 다음 사항을 제어해야 합니다:

프라이머 유형
도포 두께
보도 범위
건조 시간
오염
유통기한
저장
경화 온도

프라이머가 과다하게 도포되면 전기적 또는 광학적 영역으로 번질 수 있으며, 도포량이 부족하면 국부적인 박리 현상이 발생할 수 있습니다.

자체 접착식 실리콘

일부 실리콘 제형은 별도의 프라이머 없이도 접착이 되도록 설계되어 있습니다.

자체 접착 기능은 생산 과정을 간소화할 수 있지만, 여전히 다음 요소에 좌우됩니다:

기판 화학
표면 청결도
치료 대상 질환
접촉 압력
캡슐화 두께
노화 환경

일반적인 시료 플레이크가 아닌 실제 생산용 기판에서 접착력을 검증하십시오.

기계식 잠금 장치

접착부가 항상 전체 기계적 하중을 지탱해서는 안 됩니다.

기계적 고정 기능에는 다음이 포함될 수 있습니다:

언더컷
관통 구멍
그루브
갈비
플랜지
천공 삽입물
캡슐화된 앵커

기계식 잠금 장치는 특히 당김이나 진동에 노출된 케이블 출구 및 삽입부 주변에서 유용합니다.

접착력 시험 방법

ASTM D429는 고무와 경질 기판(주로 금속) 간의 정적 접착력을 측정하는 여러 가지 방법을 규정하고 있습니다. 이 표준은 적절한 시편을 준비할 수 있을 때, 개발 및 생산 관리에 필요한 비교 데이터를 제공할 수 있습니다. ASTM D429-14(2023)

센서 프로젝트를 위해 다음을 재현할 수 있는 애플리케이션 전용 테스트 쿠폰을 정의하십시오:

생산 기판
표면 마감
청소
입문서
실리콘 두께
경화 공정
노화 노출

접착 강도와 파단 양상을 모두 기록하십시오.

접착 불량

실리콘이 기판에서 깔끔하게 분리됩니다. 이는 대개 계면 문제나 표면 처리상의 문제를 나타냅니다.

응집성 파괴

실리콘은 찢어지지만, 재료는 기판에 계속 접착된 상태를 유지합니다. 이는 계면이 해당 부위의 실리콘보다 더 강하다는 것을 의미합니다.

기판 결함

실리콘 접합부보다 플라스틱, 코팅 또는 기타 기판이 먼저 파손된다.

고장 모드는 최대 힘만으로는 얻을 수 없는 더 유용한 개발 정보를 제공할 수 있습니다.

캡슐화 기하학

두께 제어

통제되지 않은 큰 두께 차이를 피하십시오. 두꺼운 부분은 다음과 같은 문제를 일으킬 수 있습니다:

다른 방식으로 치료하기
열을 가두다
원자재 비용 증가
열 응력 생성
트랩 기포

매우 얇은 부분은 부품을 완전히 덮지 못하거나 충분한 유전체 보호 기능을 제공하지 못할 수 있습니다.

부드러운 전환

다음과 같은 부분 주변에 반경과 점진적인 두께 변화를 적용하세요:

PCB 가장자리
삽입물
케이블 출구
주택 코너
센서 창
장착 기능

날카로운 모서리는 공기를 가두어 응력을 집중시킬 수 있습니다.

공기 탈출 경로

충전 방향은 공기를 부품 아래에 가두지 말고, 제어된 통풍구 쪽으로 밀어내야 합니다.

다음과 같이 생각해 보십시오:

투여 위치
주택 오리엔테이션
충전 속도
진공 보조
구성 요소 간격
환기구 위치
오버플로우 저수조

오버플로우 및 확장 공간

재료의 부피 변화 및 열팽창을 수용할 수 있는 조절된 공간을 확보하십시오. 조절되지 않은 넘침 현상은 커넥터, 감지 표면 또는 장착 부위를 오염시킬 수 있습니다.

케이블 및 전선 출구

전선 출구 부위는 누수와 피로 손상이 자주 발생하는 곳입니다.

설계에는 다음 사항이 포함되어야 합니다:

실리콘과 재킷 간의 접촉 제어
기계적 스트레인 릴리프
부드러운 굽힘 반경
와이어 위치 조정 지그
적절한 캡슐화 길이
호환 가능한 전선 피복
인장력 검증

물은 개별 도체 가닥을 따라 이동하거나, 전선 피복과 캡슐화재질 사이를 통해 이동할 수 있습니다. 따라서 케이블 구조 전체를 종합적으로 평가해야 합니다.

커넥터 및 핀 인터페이스

다음과 같은 곳에 실리콘이 흘러들지 않도록 주의하십시오:

전기 접점
결합면
잠금 기능
테스트 지점
교정 포트

차단 장치, 마스크, 탈착식 마개 또는 전용 차단 장치를 사용하십시오.

접착 밀봉 대 압착 밀봉

실리콘 접착 인터페이스는 누출을 방지할 수 있지만, 생산 과정의 변동성 및 노화로 인해 국부적인 박리 현상이 발생할 수 있습니다.

가능한 경우, 접착을 다음 중 하나와 결합하십시오:

방사형 압축
축방향 밀봉 비드
기계식 잠금 장치
미로 같은 길
주거 유지

중복된 밀봉 전략은 평평하게 접합된 경계면에만 의존하는 것보다 더 견고합니다.

IP 보호 등급 시험

IEC 60529는 전기 인클로저가 접근, 고체 이물질 및 물로부터 제공하는 보호 수준을 분류합니다. IEC 60529 통합판

캡슐화 재료 자체만으로는 IP 등급을 부여받지 않습니다. 이 등급은 다음을 포함하여 시험을 거친 전체 조립체에 적용됩니다:

센서 하우징
실리콘 캡슐화
케이블
커넥터
벤트
막
렌즈
장착 인터페이스
주택용 이음부

방수 실리콘 컴파운드는 밀봉되지 않은 커넥터나 개방된 감지 포트의 문제를 보완할 수 없습니다.

자동차 분야 지적재산권(IP) 요건

도로용 차량에 사용되는 센서의 경우, ISO 20653 표준은 자동차 전기 장비 외장의 IP 등급 보호 및 확인 시험을 규정하고 있습니다. ISO 20653:2023

캡슐화 설계를 진행하기 전에 고객이 요구하는 표준, 중요도 및 장착 조건을 확인하십시오.

일반적인 센서 누설 경로

누설 경로	가능한 원인
실리콘과 하우징 간의 접합부	오염, 접착력 저하 또는 열 응력
전선 출구	재킷 비호환성, 이동 또는 캡슐화 길이 부족
커넥터 인터페이스	결합 불량 또는 씰 손상
금속 핀 주위	습윤 불량 또는 열팽창 불일치
금형 분할선	플래시, 불일치 또는 불완전한 충전
내부의 공허	외부와 연결된 갇힌 공기
센서 막	찢어짐, 과도한 두께 또는 접착 불량
광학 창	접착 불량 또는 표면 오염
배기 경로	부적절한 멤브레인 또는 제어되지 않은 개방
주택 균열	오버몰딩 압력 또는 열 응력

누출 시험 방법

압력 감쇠 시험

캡슐화된 센서는 가압 처리되고 격리되며, 압력 손실 여부가 모니터링됩니다.

정의:

시험 압력
안정화 시간
내부 용적
시험 소요 시간
온도
허용되는 최대 감쇠량
고정 장치 누수

진공 감쇠 시험

진공을 가한 뒤, 격리 후의 압력 변화를 모니터링합니다.

변형 방향이 양압 시험과 다를 수 있으므로, 실제 사용 조건에 따라 시험 방법을 선택해야 합니다.

기포 침지 시험

가압된 조립체를 물속에 담근 후 기포가 있는지 검사합니다.

이 방법은 누출 위치를 파악하는 데 도움이 되지만, 압력, 침수 깊이 및 관찰 시간을 적절히 조절하여 사용해야 합니다.

추적 가스 시험

추적 가스 분석법은 물 침지 방식보다 더 미세한 누출 경로를 감지할 수 있습니다. 허용 한도는 실제 운용 요건과 연계되어야 합니다.

기능성 침수 시험

센서를 의도된 방향으로 장착한 상태에서 필수 스프레이, 제트 또는 침지 시험을 수행하십시오.

테스트를 마친 후, 내부 건조 상태와 센서 작동 상태를 모두 확인하십시오.

환경 사전 조정

갓 캡슐화된 센서는 IP 테스트를 통과할 수 있지만, 노화 과정 후에는 불합격될 수 있습니다.

관련 환경 노출 후 밀봉 시험을 다시 실시하십시오.

온도 변화

IEC 60068-2-14는 지정된 주변 온도 변화에 따른 부품 및 장비에 미치는 영향을 평가하기 위한 온도 변화 시험 방법을 규정하고 있다. IEC 60068-2-14:2023

열 사이클링을 통해 다음 사항을 파악할 수 있습니다:

접착력 저하
주택 균열
와이어 인터페이스 누설
교정 드리프트
캡슐화제 분리

습한 더위

IEC 60068-2-78:2025는 일정 온도 조건에서 높은 습도가 미치는 영향을 조사하기 위한 정상 상태 습열 시험을 규정하고 있습니다. IEC 60068-2-78:2025

습도 시험에는 육안 검사뿐만 아니라 전기적 및 기능적 측정도 포함되어야 합니다.

진동

IEC 60068-2-6는 부품 및 장비의 기계적 취약점과 성능 저하를 파악하기 위한 정현파 진동 시험 방법을 규정하고 있다. IEC 60068-2-6:2007

진동으로 인해 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다:

와이어 피로
박리
커넥터의 움직임
경질 인서트 주변의 균열
내부 납땜 접합부의 손상

화학 물질 노출

용도에 따라 어셈블리를 다음 환경에 노출시키십시오:

오일
연료
냉각제
세정제
세제
바닷물
소독제
땀
공정 화학물질

경도, 부피, 접착력, 누출 및 센서 성능의 변화를 측정합니다.

캡슐화 후 센서 보정

누설이 발생하지 않더라도 캡슐화는 센서의 반응에 변화를 줄 수 있습니다.

확인:

제로 오프셋
민감도
선형성
히스테리시스
응답 시간
온도 보정
소음
드리프트

다음 항목에 대한 보정 상태를 확인해야 합니다:

캡슐화 전
경화 후
후경화 후
열 사이클링 후
습기에 노출된 후
진동 후
IP 테스트 후

오버몰딩 공정의 위험 요소

LSR 오버몰딩은 정밀한 외부 형상을 제공하지만, 센서가 다음과 같은 요인에 노출되게 합니다:

주입 압력
금형 클램핑
체온 상승
진공
삽입 위치 지정
실리콘 유동
치유 화학

취약한 센서의 경우 다음 사항이 필요할 수 있습니다:

저압 처리
보호용 인서트 캐리어
금형 온도 감소
제어된 공동 지지
단계적 캡슐화
사출 성형 대신 포팅

삽입 위치 지정

재료 주입 과정에서 센서, PCB 및 전선은 제자리에 고정되어 있어야 합니다.

사용법:

기계식 둥지
Datum의 주요 기능
탈착식 지지대
전선 배선 채널
핀 위치 확인
자동화 비전 검증

인서트 위치가 부정확하면 캡슐화 두께가 얇아지거나, 포트가 막히거나, 도체가 노출될 수 있습니다.

제조 공정 제어

통제된 캡슐화 공정에서는 다음 사항을 모니터링해야 합니다:

자재 로트
보관 조건
혼합 비율
믹싱 품질
분사 중량
진공 탈가스
시간 채우기
근무 시간
금형 또는 하우징 온도
경화 시간
후경화
프라이머 도포
표면 처리 시간
부품 청결도

공극 검사

공극은 유전체 보호 기능을 저하시킬 수 있으며, 수분 침투 경로를 형성하거나 응력을 집중시킬 수 있습니다.

검사 방법에는 다음이 포함됩니다:

투명 소재에 대한 육안 검사
X선
산업용 CT
초음파
단면
무게 비교
전기 시험
누출 검사

모든 내부 기포가 고장을 일으키는 것은 아니지만, 허용 한도는 위치, 크기 및 기능을 고려하여 설정해야 합니다.

생산 검사

가능한 제어 방법으로는 다음이 있습니다:

캡슐화제 중량
채움 높이
표면 피복률
와이어 위치
기준 시편의 해안 경도
치료 효과 확인
접착 시험편
압력 감쇠 시험
전기 절연 시험
기능 센서 테스트
비전 검사

대량 생산의 경우, 자동화된 누설 및 기능 테스트를 통해 파괴 검사를 실시하는 것보다 더 일찍 공정 편차를 파악할 수 있습니다.

흔히 발생하는 캡슐화 오류

실패	추정되는 원인	시정 방향
실리콘이 여전히 끈적거립니다	혼합 오류 또는 경화 억제	자재 취급 및 오염 현황 검토
부품 주변의 기포	불충분한 탈기 또는 공기 포집이 발생하는 형상	충진 방향 및 진공 공정 변경
하우징과의 박리	오염 또는 호환되지 않는 표면	세정, 처리 또는 프라이머 공정 개선
센서 측정값의 변동	캡슐화제의 점도가 너무 높거나 농도가 너무 진함	모듈을 줄이거나 유효 영역의 형상을 수정하십시오
물은 케이블을 따라 이동한다	재킷 접착 불량 또는 케이블 이동	기계식 씰 및 스트레인 릴리프 추가
자전거를 탄 후 주택에 균열이 생겼다	열팽창 응력	더 낮은 계수와 더 부드러운 전환을 사용하세요
커넥터에 이물질이 묻어 있습니다	제어되지 않은 실리콘 유출	차단, 마스킹 및 도포 제어 기능 향상
PCB 하부의 공극	고점도 또는 급속 충전	점도를 낮추거나 진공 보조 충진 방식을 사용하십시오.
광 출력이 감소합니다	흐림, 기포 또는 황변	광학 등급 소재를 선별하고 경화 과정을 제어합니다
씰은 초기에는 통과했으나, 시간이 지나면서 불합격 판정을 받았다	접착력 저하 또는 압축 변형률	환경적 사전 조정 추가 및 재설계
성형 과정 중 이송	부적절한 고정 장치	삽입 위치 및 캐비티 지지력 개선
국소적 과열	열전도율이 낮거나 두께가 지나치게 두꺼운 경우	열 전달 경로 및 캡슐란트 선정 검토

검증 계획

1. 센서 기능 정의

노출되거나, 유연성이 유지되거나, 투명해야 하거나, 통풍이 되어야 하는 부분을 파악하십시오.

2. 후보 자재 선정

비교해 보세요:

치료 시스템
점도
경도
모듈러스
접착
열전도율
유전 특성
온도 범위
유체 호환성
규제 요건

3. 호환성 테스트 수행

모든 생산용 기판, 코팅, 전선, 접착제 및 세정 잔여물에 대한 경화 및 접착력을 시험합니다.

4. 프로토타입 어셈블리 제작

실제 운영 환경을 반영한 설정을 사용하십시오:

하우징
PCB
케이블
커넥터
표면 처리
분사 또는 성형 공정

5. 초기 테스트 완료

측정:

접착
누수
전기 절연
센서 보정
인장 강도
화질

6. 환경 조절

필요한 열, 습도, 진동 및 화학 시험을 모두 완료하십시오.

7. IP 및 기능 테스트 반복

중요한 노광 작업이 끝날 때마다 누출, 접착 상태 및 센서 보정을 평가하십시오.

8. 시범 생산

다음 기준에 따라 변이를 추적합니다:

자재 로트
금형 캐비티
분사 헤드
운영자
주택 부지
센서 로트

견적 요청(RFQ) 체크리스트

맞춤형 실리콘 센서 캡슐화 견적을 요청하실 때는 다음 정보를 제공해 주십시오:

센서 유형 및 작동 원리
2D 도면 및 3D 모델
반드시 노출된 상태로 유지되어야 하는 부분
사육장 및 바닥재
PCB 코팅 및 솔더 마스크
전선 및 케이블 소재
작동 온도 범위
대상 IP 코드
압력 또는 침지 요건
화학 물질 노출
요구되는 경도 또는 탄성 계수
열전도도 요구 사항
광 전송 요건
유전체 요구 사항
접착 요건
인장력 요구 사항
경화 온도 한계
최대 주입 압력
교정 허용오차
가연성 요건
규제 요건
연간 생산량
검사 및 추적성 요건

캡슐화 방식이 선정되지 않은 경우, 센서 전체 조립품 및 환경 요구 사항을 제시해 주십시오. 그러면 공급업체는 포팅, 젤 캡슐화, 오버몰딩 및 별도 성형 커버 옵션 등을 비교할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

실리콘 캡슐화 처리로 센서가 방수가 되나요?

반드시 그런 것은 아닙니다. 방수 성능은 접착력, 하우징의 형상, 케이블 출구, 커넥터, 통풍구 및 전체 조립 공정에 따라 달라집니다.

센서의 경우, 더 부드러운 실리콘이 항상 더 좋은 것일까요?

부드러운 실리콘은 기계적 응력을 줄여주지만, 내마모성이나 형상 제어 능력은 다소 떨어질 수 있습니다. 적절한 탄성 계수는 센서와 사용 환경에 따라 달라집니다.

실리콘으로 압력 센서 다이어프램을 덮을 수 있나요?

네, 하지만 막의 두께와 탄성 계수는 감도, 응답 시간 및 교정에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 시제품 테스트는 필수적입니다.

왜 실리콘이 플라스틱에서 분리되는 걸까요?

가능한 원인으로는 이형제 유출, 낮은 표면 에너지, 오염, 부적합한 프라이머, 불충분한 경화 또는 열팽창 응력 등이 있습니다.

프라이머는 항상 필요한가요?

아닙니다. 일부 자체 접착성 실리콘 제품은 프라이머 없이도 접착되지만, 다른 기판 조합의 경우 플라즈마 처리나 프라이머가 필요합니다. 실제 생산에 사용될 기판은 반드시 테스트를 거쳐야 합니다.

포팅과 오버몰딩의 차이점은 무엇인가요?

포팅은 일반적으로 비교적 낮은 압력에서 하우징을 액체 재료로 채우는 공정입니다. 오버몰딩은 금형 내부에서 센서 주위에 실리콘 외피를 성형하는 공정입니다.

IP67 등급은 실리콘 소재에도 적용되나요?

아닙니다. IP 등급은 하우징, 전선, 커넥터 및 개구부를 포함한 전체 테스트를 거친 센서 어셈블리에 적용됩니다.

IP 테스트는 언제 수행해야 할까요?

초기 조립품을 시험하고, 관련 열 사이클, 습도, 진동, 화학 물질 노출 및 기계적 하중 시험을 거친 후 시험을 반복한다.

거품은 어떻게 방지할 수 있을까요?

올바른 혼합, 진공 탈기, 제어된 주입 속도, 적절한 용기 배치 방향 및 설계된 공기 배출 경로를 적용하십시오.

캡슐화된 센서는 수리할 수 있나요?

소프트 젤과 일부 포팅 재료는 제거가 가능할 수 있는 반면, 접착식 오버몰딩은 일반적으로 재가공이 어렵습니다. 캡슐화 방법을 선택하기 전에 유지보수 가능성을 명확히 정의해야 합니다.

결론

실리콘 센서의 캡슐화를 성공적으로 수행하려면 환경 보호와 센서 기능 간의 균형을 맞춰야 합니다. 이 소재는 전자 부품 주위를 매끄럽게 감싸고, 여러 기판에 접착되며, 열적 및 기계적 변형을 수용할 수 있을 만큼 충분한 유연성을 유지해야 합니다.

IP 성능은 환경 조건 조절 전후에 완전한 센서 어셈블리 상태에서 검증해야 합니다. 초기 소재 선별, 접착력 시험 및 기능성 시제품 제작을 통해 생산 과정에서 발생할 수 있는 박리, 누수 및 교정 오차를 방지할 수 있습니다.

실리콘 캡슐화 공정의 DFM 및 소재 선정 검토를 위해 센서 도면, 기판 소재, 작동 환경, 목표 IP 등급 및 교정 요구 사항을 보내주십시오.