Gehäuse

Autoklavierbare Umspritzung für Baugruppen

24. September 2020, 11:45 Uhr   |  Turck Duotec

Autoklavierbare Umspritzung für Baugruppen
© Turck duotec

Elektronisches Bauteil mit einem versiegelten und mit Goldschicht beschichteten Messingkontakt

Diese Verbindung hält dicht

Die Turck duotec GmbH, Halver, hat ein neues Verfahren zur autoklavierbaren Umspritzung für elektronische Baugruppen entwickelt, um die Anschlussstelle zwischen metallischen Kontakten und dem Kunststoffgehäuse wasser- und autoklavierbar abzudichten. Damit entsteht eine vollständige und beständige Dichtigkeit des Gehäuses. 

Vollständige dichte Stand-alone Lösung 

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, zum Beispiel 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 Autoklaven standhalten, sondern auch gegenüber dem Eindringen von Flüssigkeiten und aggressiven Chemikalien, die beim Waschen vor der Sterilisation verwendet werden, beständig sein.

Verbindung zwischen Gehäuse und Metallkontakt hält dicht

Entscheidend für die Lebensdauer ist bei Modulen mit einem Anschlusselement, wie beispielsweise 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. 

Bisher existiert keine ISO- oder IEC-Norm, die die Alterung von Elektronik durch Sterilisationsprozesse regelt. Aus diesem Grund hat sich Turck duotec mit Hilge entsprechender Untersuchungen 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. Mithilfe dieser Test wurde die neue technologische Möglichkeit der versiegelten Metallkontakte überprüft. 

Dichtheitstest von versiegelten Metallkontakten nach beschleunigter Alterung
© Turck duotec

Bild 1. Dichtheitstest von versiegelten Metallkontakten nach beschleunigter Alterung

Versiegelte Metallkontakte halten stand

Aufgeführt ist ein Beispiel (Bild oben) für eine Lecktestkampagne, durchgeführt an elektronischen Bauteilen mit einem Messingkontakt, der mit einer einige μm dicken Goldschicht beschichtet ist. Ein dielektrischer Test bei 1500 V, dem ein 30-minütiges beziehungsweise 7-tägiges Eintauchen (IP 67 bzw. IP 68) in Flüssigkeit sowie mehrere hundert Temperaturschockzyklen an der Luft von maximal -75° bis +150°C vorausgingen (Bild 1), zeigt die Qualität der Dichtheit vor und nach der beschleunigten Alterung durch die Messung des Leckstroms. 

Der entwickelte Schutz beziehungsweise 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 beispielsweise die 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, zum Beispiel zu einem Temperatursensor auf dem PCBA, erstellt werden.

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