Hvorfor silicone revolutionerer design af elektroniske produkter

Stigende anvendelse af siliconegummi i elektronik- og elsystemer

Silicone vinder mere og mere indpasning i den elektroniske verden i dag, og ifølge nyere undersøgelser fra Ponemon (2023) har omkring 7 ud af 10 producenter allerede startet med at integrere det i deres produkter til håndtering af varmeproblemer. Hvad gjorde dette materiale så populært? Nå, da virksomhederne så, hvor godt silicone klarede ekstreme temperaturer – fra minus 55 grader Celsius helt op til 300 grader uden at miste sin form eller egenskaber – kunne de ikke længere ignorere dets potentiale. Denne egenskab gør det særligt værdifuldt til produkter som smartur, dele indeni elbiler (EV) og de små sensorer, vi finder overalt i disse dage. I forhold til almindelige plast- eller gummiematerialer holder silicone meget bedre mod solskade, ozonangreb og vandtrængsel. Derfor foretrækker ingeniører at bruge det til fremstilling af tætninger omkring følsomme kredsløb og beskyttelse af sårbare computerchips, når de skal fungere pålideligt også under hårde forhold.

Nøgleårsager bag skiftet til silikonebaserede komponenter

Tre faktorer driver silikones dominans:

Disse egenskaber, kombineret med overholdelse af RoHS og REACH-standarder, imødekommer de dobbelte krav om holdbarhed og bæredygtighed. For eksempel udnytter medicinske bærbare enheder silikones biokompatibilitet til at opretholde hudkontakt i over 30 dage uden irritation.

Markedstendenser viser øget tilpasning og designfleksibilitet af silikonekomponenter

Ifølge data fra MarketsandMarkets fra 2024 ser det ud til, at det globale marked for silikone i elektronikken vil vokse med cirka 7,8 % årligt frem til 2030. Denne vækst drives hovedsageligt af stigende krav til specialformuleringer, der passer til bestemte anvendelser. Nutidens producenter sælger ikke længere kun standardprodukter. De har nu begyndt at producere elektrisk ledende silikoner til EMI-afskærmning i de nye 5G-enheder, optisk klare varianter til brug i tætningsdele til AR- og VR-hovedtelefoner samt flammehæmmende materialer, der opfylder de strenge UL 94 V-0-standarder, som kræves for batteribeslag til elbiler. Ifølge nyere brancherapporter, især Electronics Material Trends Study fra 2024, sker der noget interessant. Over 40 % flere original equipment manufacturers (OEM'er) anmoder nu om skræddersyede Shore-hårdhedsgrader og komponenter, der nøjagtigt matcher deres brandfarver. Kravet om personalisering ser ud til at være her for at blive på tværs af sektoren.

Kerneejenskaber, der gør silikone ideel til elektronik

Termisk og miljømæssig modstandsdygtighed af silikoner i elektronik

Silikone bevarer pålidelig ydeevne under ekstreme temperaturer (-50°C til 350°C) og overgår plast- og gummiematerialer i anvendelser som autosensoer og industrielle kabinetter. Dets flammehæmmende egenskaber og evne til at modstå længerevarende UV-påvirkning, ozon og fugt gør det uundværligt for udendørs- og højtemperatur-elektronik.

Elektrisk isolation og dielektrisk styrke af silikonematerialer

Med en dielektrisk styrke på over 20 kV/mm virker silikone som en robust elektrisk isolator, der forhindrer overslag og kortslutninger i strømforsyningsanlæg og forbrugerprodukter. Denne egenskab, kombineret med modstand mod koronadischarge, sikrer sikkerhed i højspændingsapplikationer såsom EV-batterihuse og industrielle stikforbindelser.

Holdbarhed, fleksibilitet og kemisk modstandsdygtighed af silikongummi

Silikons elasticitet—op til 600 % forlængelse—og modstandskraft over for olier, syrer og opløsningsmidler gør det muligt at opnå gentagelig tætning i dynamiske miljøer.

Disse fordele reducerer vedligeholdelsesomkostningerne i kemisk procesudstyr og bærbare medicinske enheder.

Formbarhed og designfleksibilitet for silikongummier

Flydende silikongummi (LSR) strømmer ind i mikroskopiske hulrum, hvilket gør det muligt at formgive præcise detaljer så tynde som 0,2 mm til taktilgrænseflader og mikrotætninger. Denne frihed i designet understøtter kompakte, lette elektronikprodukter uden kompromis med holdbarheden.

Reelle anvendelser: Silikon i indkapsling, tætning og belysning

Silikonindkapsling af hardware/komponenter i barske miljøer

Den termiske stabilitetsinterval for silikone, fra minus 60 grader Celsius op til 230 grader Celsius, sammen med dens evne til at modstå kemikalier, gør den rigtig vigtig for beskyttelse af ting som industrielle sensorer, styreenheder i biler og elektroniske komponenter i fly. Når vi taler om silikoneinkapsling, skaber det en slags fleksibel skærm, der holder fugt ude, modstår brændstoffer og dæmper vibrationer. Komponenter, der er beskyttet på denne måde, har typisk en levetid, der er omkring 40 procent længere under barske forhold sammenlignet med almindelige hårde plastmaterialer. Tag eksempelvis offshore-energiplatforme. Søvand kan over tid være ekstremt ødelæggende, men silikone klare bedre mod korrosion end de fleste andre alternativer, der er tilgængelige i dag. Derfor specificerer mange ingeniører silikonematerialer til disse krævende anvendelser, hvor pålidelighed er afgørende.

Tætning og pakning med silikone i forbruger-elektronik

Silikontætninger er blevet næsten standard i smartphones, bærbare enheder og husholdningsapparater, fordi de holder godt, samtidig med at de er fleksible nok til at håndtere bevægelser. Nogle nyere tests af, hvordan disse tætninger yder, viser, at silikontætningsringe kan holde tingene lufttætte, selv efter at have gennemgået tusindvis af temperaturændringer mellem minus 40 grader Celsius og 150 grader Celsius. Den reelle fordel er, at enhederne har en længere levetid, da der opstår cirka halvt så mange problemer forårsaget af fugt, der trænger ind. Producenter sætter også pris på de gennemsigtige versioner, som findes i dag, og som passer perfekt ind i glas- eller polycarbonatbeskyttelser uden at påvirke modstanden over for sollysskader over tid.

Anvendelse af flydende silikonerubber (LSR) i LED- og belysningsapplikationer

Den optiske klarhed samt varmebestandighed af LSR op til cirka 200 grader Celsius gør det rigtig populært til ting som LED-gadelygter og bilforlygter i dag. Når producenter vælger LSR-indkapslingsmetoder, ser de også imponerende resultater. De fleste rapporterer om, at de bibeholder omkring 92 % lys transmissions-effektivitet, selv efter at komponenterne har kørt uden ophold i ca. 10.000 timer. En anden stor fordel er, hvor nemt LSR kan formes til komplekse geometrier. Dette muliggør fremstilling af mikrolinsearrays, som faktisk øger lysfordelingen med cirka 35 % i mindre armaturer. Derudover opstår der ingen gulning over tid, selv ved konstant eksponering for UV-stråler – noget, almindelige materialer simpelthen ikke kan klare.

Silicone i smarte og bærbare teknologier: Komfort møder ydelse

Silikones kombination af fleksibilitet, biokompatibilitet og holdbarhed har gjort det uundværligt i smarte og bærbare teknologier af næste generation. Da enheder udvikler sig for at integreres problemfrit i brugernes livsstil, muliggør silikones materialeegenskaber design, der prioriterer både ydelse og ergonomi.

Smarte Enheder, der Udnytter Silikones Biokompatibilitet og Fleksibilitet

Bærbar sundhedsteknologi er stærkt afhængig af medicinsk silikone, fordi den ikke irriterer huden og fungerer godt med vores krop. Nyere forskning fra 2024 viste, at enheder fremstillet med silikone forårsagede omkring 60 % mindre rødme end dem fremstillet af plastik. For personer, der skal bære ting som blodsukkermålere eller hjerterate-patcher hele dagen, er dette meget vigtigt, da de kan forblive på kroppen i timer uden at forårsage problemer. Desuden gør silikonens evne til at bøje og bevæge sig, at det er ideelt til fitness-trackere, der rystes under træning, samt til dele indeni VR-headsets, hvor komfort er afgørende, men pladsen er begrænset.

Sensorer og bærbare enheder, der bruger formgivet silikone til komfort og holdbarhed

Silikonehusning fremstillet ved præcisionsformning beskytter de følsomme biometriske sensorer mod sved, støvophobning og fysiske stød. Ifølge forskellige kliniske tests oplever personer, der bærer medicinske enheder med disse bløde silikonekanter, en langt større komfort end ved brug af stive alternativer. Nogle undersøgelser viser endda, at komfortniveauet kan stige med omkring 70-75 % i visse tilfælde. Og der er yderligere en fordel. Silikones evne til at absorbere vibrationer gør faktisk disse bevægelsessporingsenheder mere effektive. Når motionister bruger dem under intense træningssessioner, falder fejlprocenten markant, cirka 30-35 % lavere sammenlignet med produkter uden silikone.

Innovationer indenfor tyndvæggets formgivning til lette wearable designs

Nylige forbedringer i, hvordan vi arbejder med flydende silikonegummi (LSR), har gjort det muligt at skabe lag så tynde som 0,2 mm, men som stadig er slidstærke. Det er glædeligt for fremstilling af bærbare enheder, der ikke føles klobede på kroppen. Disse tyndere vægge betyder, at urbånd faktisk kan veje 44 % mindre, uden at der kompromitteres med hensyn til styrke – de tåler stadig over 8 MPa trækspænding. Det mest interessante er dog, hvad producenterne nu kan gøre med disse materialer. De tilføjer små huller over hele overfladen, så sved kan undslippe under træning, og bygger specielle kanaler indeni, hvor hjertefrekvenssensorerne ligger op ad huden. Resultatet? Enheder, der ser slanke og moderne ud, men som også fungerer optimalt, når de bæres hele dagen.

Design- og produktionsstrategier for silikoneelektronik af høj kvalitet

Designovervejelser for silikondeler i elektronik til krævende anvendelser

God silikon produkt design begynder med at få et håndtag på hvordan varme bevæger sig gennem materialer og hvilke elektriske egenskaber der er nødvendige. Når ingeniører fastgør silikon til stive ting som kredsløb, skal de være opmærksomme på forskelle i, hvor meget tingene udvider sig, når de opvarmes. Disse uoverensstemmende udvidelsesrater forårsager faktisk de fleste fejl i elektroniske komponenter, der bliver forseglet i silicon og derefter gennemgår gentagne opvarmnings- og kølesyklusser. For de supertynde vægge under en halv millimeter tykke er det afgørende at teste forskellige materialer før produktion. Ellers er der en reel risiko for, at de dele flyder fra hinanden, når de kommer ud af formen. Og glem ikke, at disse tynde modeller stadig skal opfylde de hårde IP67 vandtætte standarder.

Sammenligning af teknikker til injektion, komprimering og overformning af silikon

De seneste fremskridt inden for højpræcisions silikonbearbejdning gør det muligt at opnå <50 μm tolerance, som tidligere kun var mulig ved overformning.

Optimering af værktøjs- og procesparametre til komplekse silikonegeometri

Ved hjælp af flerhulledannelser med en kølerom kan man reducere cyklustiden med 18 til 22 procent, når man arbejder med flydende silikongummi. Nylige resultater fra en undersøgelse fra 2023 viser, at det er en hjælp at undgå de irriterende strømningsproblemer i mikrofluidiske kanaldele ved at holde indsprøjtningshastigheder mellem en halv meter pr. sekund og lidt over en meter pr. sekund. For bærbare teknologiske komponenter, der har brug for en hårdhed på mellem 40 og 80, bliver post-håring meget vigtigt. De fleste producenter finder at opvarmning af disse varer mellem 150 og 200 grader Celsius i omkring fire til seks timer gør hele forskellen i at opnå stabile hårdhedsegenskaber lige over hele linjen.

Balancering af omkostninger, skalerbarhed og præcision i LSR-produktionen

Overformning giver omkring 0,8% dimensionel nøjagtighed for de medicinske sensorer, men lad os være ærlige om prisen. Værktøjsudgifterne stiger med mellem 60 og 75 procent i forhold til almindelige formformninger. Smart virksomheder er begyndt at blande tingene sammen. De laver kompressionsstøbning af grundlagene og så får de store kanoner med præcisionsbearbejdede indsprøjtningsværktøjer lige der hvor de kritiske forseglinger skal være. Det giver mening. Denne blandede metode reducerer omkostningerne ved de enkelte dele med ca. 34% ved fremstilling af sensorer til biler, samtidig med at der holdes en fejlrate på 0,03%. Ikke dårligt, når man tænker på det, vi taler om.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad gør silikon så populært i elektronikdesign?

Silicone er populært i elektronisk produktudformning på grund af dets overlegne varmebestandighed, elektriske isolation, holdbarhed, fleksibilitet og formbarhed i forhold til traditionelle materialer som PVC og gummi. Det tåler ekstreme temperaturer og giver beskyttelse mod miljøpåvirkninger, hvilket gør det ideelt til moderne elektronik.

Hvordan gavner silicone bærbar teknologi?

I bærbar teknologi tilbyder silicone biokompatibilitet, hudvenlige egenskaber og fleksibilitet, hvilket sikrer komfort under længere brug. Det absorberer vibrationer, reducerer fejlrate i bevægelsesfølgende enheder og forbedrer ydelsen af fitness-trackere og VR-headsette.

Hvad er de vigtigste anvendelser af silicone i elektroniske applikationer?

Silicone anvendes til indkapsling af hardware, tætning og pakning i forbruger-elektronik samt som flydende silicon-gummi (LSR) i LED- og belysningsapplikationer på grund af dets varme- og kemikalieresistens, fleksibilitet og optiske klarhed.

Hvad er de vigtige fremstillingsmetoder for silikonekomponenter?

De vigtige fremstillingsmetoder for silikonekomponenter omfatter injektionsformning, kompressionsformning og overformning. Hver metode tilbyder forskellige cyklustider, præcision og omkostningseffektivitet, velegnet til forskellige anvendelser fra højvolumenstikforbindelser til prototypefremstilling af sensorhuse.