Thermoplaste, wie LCP, sind häufig verwendete Materialien für Ladekabel und Netzteile in frühen Versionen von USB-Steckverbindern. Jetzt haben die neuesten USB-C-Steckverbinder mehr als doppelt so viel Leistung wie ältere Ladekabel und Adapter. Bei der Entwicklung neuer USB-C-Steckverbinder benötigen Sie eine Material mit einer hohen CTI-Einstufung für die Verfolgung Widerstand und überlegenen Haftfestigkeit sowie Material Eigenschaften, die starke Bindenähte und dünne Wände ermöglichen, um das Risiko von Lichtbögen und möglichen Bränden zu minimieren. Wir haben eine Material Lösung, die gut positioniert ist, um alle diese Anforderungen zu erfüllen.
Mit einer Leistung von bis zu 240 Watt bei 48 V haben USB-C-Steckverbinder mehr als doppelt so viel Leistung wie ältere Ladekabel und Adapter. Sie können eine breitere Palette von Unterhaltungselektronikgeräten mit viel schnellerer Geschwindigkeit mit Strom versorgen. Mit höheren Spannungen geht jedoch auch eine größere Elektrisch Spannung der Isolationsmaterialien für die Verkabelung einher, was das Risiko von Elektrisch Lichtbögen und potenziellen Bränden erhöht.
Als Konstrukteur wissen Sie, dass Isolationsmaterialien, die für Ladekabel und Netzteile verwendet werden, steigenden Elektrisch und Mechanisch Dehnung sowie Umwelteinflüssen wie niedrigen und hohen Temperaturen und Feuchtigkeit standhalten müssen. Darüber hinaus können Schäden durch eine Ansammlung von Staub, Schweiß oder Feuchtigkeit verursacht werden. Diese Stressoren können Isolationsmaterialien und -systeme beschleunigen und vergrößern und das Risiko eines elektrischen Versagens erhöhen, das durch Lücken zwischen den Spritzguss von Typ-C-Steckverbindern verursacht wird - was letztendlich zu einem Brandrisiko führt.
Da die Europäische Union und andere Regulierungsbehörden die weit verbreitete Einführung von USB-C als neuen Standard zum Aufladen kleiner und mittlerer elektronischer Geräte bis 2024 unterstützen, ist es für Hersteller unerlässlich, elektrische Isolationssysteme zu entwickeln, die Sicherheitsbedenken minimieren.
Eine schwache Bindungskraft zwischen umspritzten Teilen ist einer der Hauptgründe für das Versagen von Netzteilen. Die eingespritzten Teile von USB-C-Steckverbindern haben kleine Merkmale und dünne Wände. Während beim Insert Molding in der Regel ein strukturstabiles Bauteil Ergebnisse, kann es zu Elektrisch Ausfällen kommen, wenn sich Lücken zwischen den Formteilen bilden.
Um enge Toleranzen und eine korrekte Passform zu erreichen, müssen Sie ein Material für das Insert Molding verwenden, das eine starke Haftkraft zwischen den Harzschichten der Formteile bietet. Dieses Material muss auch in der Lage sein, Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit standzuhalten. Flüssigkristall-Polymer (LCP) wurde zur Herstellung von Micro-USB-Steckverbindern verwendet, aber aufgrund seiner chemischen Struktur bietet dieser Material keine ausreichend starke Bindungskraft.
Envalior Wissenschaftler führten ein Experiment durch, um die Bindungsleistung von LCP und PA10T mit Stanyl®, einem aliphatischen Hochleistungs Polyamid mit hoher Kristallinität, zu vergleichen. USB-C-Steckverbinder wurden im Insert-Molding-Verfahren mit den folgenden Materialien entwickelt: Stanyl HFX50S, LCP und PA10T.
Ein Querschnitt jedes Verbinders wurde unter einem Lichtmikroskop beobachtet. Die Ergebnisse zeigten deutliche Risse und Lücken mit PA10T. Auch bei LCP wurden Lücken beobachtet. Die Stanyl Material Sorte zeigte eine sehr glatte und gute Verklebung Ergebnisse, die in Qualität viel höher waren. Unsere Wissenschaftler kamen zu dem Schluss, dass sich die überlegene Haftfestigkeit von Stanyl als viel höher erwies als bei konkurrierenden PPAs.
Um das Risiko von elektrischen Ausfällen und potenziellen Bränden durch Lichtbogenverfolgung zu minimieren, ist es wichtig, dass Sie ein isolierendes Material mit einem hohen Vergleichenden Nachverfolgungsindex (CTI) verwenden. Diese Nennleistung definiert die maximal gemessene Spannung, der ein Material standhalten kann, bevor es zu einem elektrischen Durchschlag kommt.
Die Leistung eines isolierenden Material kann durch einen gemeinsamen Industrie Test bestimmt werden. Es beinhaltet das Auftragen von 50 Tröpfchen einer Elektrolytlösung (dh 0,1% Ammoniumchlorid) auf das isolierende Material (typischerweise 3 mm dick) und dann die Rate, mit der ein Tracking-Pfad auf der Oberfläche des Material erzeugt wird.
Unsere Wissenschaftler führten diesen Test durch, um LCP-isolierendes Material mit Stanyl zu vergleichen. Nachdem der Verbinder aus LCP 12 Salzwassertröpfchen ausgesetzt wurde, wies er erhebliche Brandspuren und elektrischen Durchschlag auf. Aber nachdem 60 Salzwassertröpfchen auf den Verbinder aus Stanyl gefallen waren, blieb das Material der Isolierung strukturell intakt. Die Ergebnisse des Tests zeigten, dass Stanyl effektiver als LCP war, um Tracking beim Testen zu verhindern.
Im Vergleich zu vorherigen Generationen sind USB-C-Steckverbinder mit einem viel engeren Abstand ausgelegt, um ihre 24 Verbinder aufzunehmen. Um die Bildung von Kurzschlüssen zwischen den Pins zu verhindern, ist ein dünnwandiges isolierendes Material erforderlich, das eine überlegene Widerstands gegenüber der elektrischen Nachführung in Hochspannungsumgebungen aufweisen kann, um potenziell schwerwiegende Brandgefahren zu vermeiden.
Da die Abmessungen und der Abstand von USB-Steckverbindern in jeder neuen Generation immer kleiner werden, sind Sie sich bewusst, dass USB-C-Steckverbinder isolierende Wände erfordern, die viel dünner sind als vorherige Generationen.
Der Klemmenabstand der neuesten USB-C-Verbinder Version beträgt 0,5 mm (über 0,02 Zoll), was bedeutet, dass die Isolierung Material Breite zwischen den beiden Metallanschlüssen nur 0,3 mm (über 0,01 Zoll) beträgt. Die dünnste Wand auf beiden Seiten des Verbinders der USB-C-Buchse kann beim Umspritzen auf 0,1 mm sinken. Damit Sie diesen Grad an Dünnheit erreichen können, ist es sehr wichtig, ein Thermisch Kunststoff mit gutem Fließfähigkeit zu verwenden.
Dünne Dämmwände können durch die Verwendung von Stanyl erreicht werden. Dieses elektrofreundliche und flammhemmende Polyamid mit hoher Hitze bietet eine hervorragende Kriechfestigkeit, Festigkeit, Steifigkeit und Ermüdungsbeständigkeit, nicht nur bei Umgebungstemperaturen, sondern insbesondere bei hohen Temperaturen, während es gleichzeitig Zykluszeitvorteile und einen hervorragenden Fluss bietet.
Im Laufe seiner Lebensdauer muss ein USB-C-Verbinder Tausende von Ein- und Ausstecken überstehen, während Geräte aufgeladen werden. Dies erfordert, dass Sie langlebige Materialien wählen, die die richtige Balance zwischen Zähigkeit und Steifigkeit finden.
Beim Umspritzen von USB-C-Steckergehäusen bildet sich an der Vorderseite der Buchse eine Bindenaht. Um den Aufprall von Ein- und Aussteckgeräten zu absorbieren, ist die Innenseite der Buchse auch mit dünnen Rippen geformt. Dies erfordert ein Material mit Eigenschaften mit hohem Durchfluss. Wenn die Bindenaht schwach ist, kann es zu Rissen kommen.
Beim Vergleich der Festigkeit von Zugfestigkeiten des Typs C aus verschiedenen Materialien zeigte Stanyl die stärksten Bindenähte.
Envalior optimieren weiterhin unsere Material Lösungen für die Herstellung Nächster Elektronik der Generation, die höhere Leistungen verarbeiten und den Innovationstrends entsprechen. Mit mehr als 300 Millionen USB-C-Steckverbindern, die heute aus unseren Materialien hergestellt werden, sind wir bereit, Sie in jeder Phase der Entwicklung elektronischer Geräte zu unterstützen, die Ihren Kunden Sicherheit geben, die Konkurrenz übertreffen und Ihnen helfen, neue Geschäfte zu tätigen.
Erweiterter technischer Manager
John Hsieh, Advanced Engineering Manager bei Envalior, verfügt über 20 Jahre Erfahrung im Produktmanagement und im technischen Marketing innerhalb der gesamten Wertschöpfungskette der Elektronik. Er ist seit August 2013 bei Envalior und hat einen Master-Abschluss in Mechanik.
29 August 2023
