Turck Duotec: Neues Verfahren zur autoklavierbaren Umspritzung entwickelt

Bild 1: Elektronisches Bauteil mit einem versiegelten und mit Goldschicht beschichteten Messingkontakt. Turck Duotec

Mit dem neuen Verfahren zur autoklavierbaren Umspritzung für elektronische Baugruppen von Turck Duotec entsteht eine vollständige und beständige Dichtigkeit des Gehäuses. Vor allem für die Hersteller medizintechnischer Geräte ergibt sich daraus der Vorteil einer einfachen Reinigung und Sterilisation ohne zusätzliche Komponenten (zum Beispiel O-Ringe) oder Handgriffe.

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 das Unternehmen auf einen Stand-alone-Schutz der Elektronik. Damit gibt es eine komplette Lösung für den gesamten Prozess, eine Kombination mit einem zusätzlichen Element, wie 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

Bild 2: Dichtheitstest von versiegelten Metallkontakten nach beschleunigter Alterung. Turck Duotec

Entscheidend für die Lebensdauer ist bei Modulen mit einem Anschlusselement, wie zum Beispiel Metallkontakten, die Dichtheit der Schnittstelle zwischen Gehäuse und Anschlusselement. Genau diese Schnittstelle zwischen dem umspritzten Gehäuse und dem metallischen Kontaktelement hat Turck duotec untersucht und weiterentwickelt. Das bietet einige Vorteile gerade im Medizinbereich.

Bisher existiert keine ISO- oder IEC-Norm, die die Alterung von Elektronik durch Sterilisationsprozesse regelt. Aus diesem Grund hat sich das Unternehmen mithilfe entsprechender Untersuchungen ein umfassendes Know-how angeeignet und 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.

Versiegelte Metallkontakte halten stand

Aufgeführt ist ein Beispiel (Bild 2) 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 (IP67 beziehungsweise IP68) in Flüssigkeit sowie mehrere hundert Temperaturschockzyklen an der Luft von maximal -75 bis +150 °C vorausgingen (Bild 2), 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 die zum Beispiel 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, beispielsweise zu einem Temperatursensor auf dem PCBA, erstellt werden.

Neben der Entwicklung und Produktion kundenspezifischer Elektronik bietet der Technologie-Dienstleister seit einigen Jahren außerdem einen sterilisier- und autoklavierbaren Schutz der Elektronik mittels Umspritzen an. Die Basistechnologie – Herstellung von PCBA und sterilisationsfähiger Schutz durch Umspritzen – wurde vor zwei Jahren auf den Markt gebracht und wird seitdem in der Serienproduktion für medizinische Produkte eingesetzt. Seit etwa einem Jahr besteht außerdem die Möglichkeit, PTFE-Verbindungen technologisch abzudichten, was ebenfalls seit Kurzem in der Serienfertigung von Medizintechnik Anwendung findet. Nun ist auch die technologische Option zum Abdichten von Metallkontakten marktreif.

(neu)