Att blanda silikon med olika partiklar så att resultatet antingen skärmar radiovågor eller leder bort värme kan låta simpelt. Nolato Silikonteknik i Hallsberg är världsledande på området och ett av få företag vars produkter är konkurrenskraftiga även i Kina.
Silikon eller kisel?Både polymeren silikon och halvledarmaterialet kisel utvinns ur sand som till större delen består av kiseldioxid, SiO2. Engelskan benämner dem silicone respektive silicon vilket ofta leder till missförstånd när de översätts till svenska. |
– Vi tillverkar vårt eget material, det gäller både för EMC och termiskt, säger Johan Falk som är globalt ansvarig för försäljning till telekomkunder på Nolato Silikonteknik.
Olika varianter av silikon blandas med lämpliga partiklar för att få den önskade egenskapen. Massan formas sedan med exempelvis formgjutning, extrudering eller dispensering för att skapa packningen eller värmekudden.
– Vi är det enda västerländska företag som kan konkurrera på riktigt i Kina eftersom vi är teknikledande. Ska du jobba med de stora så kommer de hellre till oss för att få det senaste. Ett eller två år senare gör någon annan samma sak. Så länge du är teknikledande kommer du alltid att ha en roll.
Verksamheten ingår i Nolatos division Engineered Solutions vilket betyder att det inte finns några exakta siffror för hur många som arbetar med just det här eller hur mycket verksamheten omsätter.
Rötterna går tillbaka till 1970-talet och företaget Silikonteknik i Hallsberg som gjorde tätningar mot vatten och damm. Företaget förvärvades 1988 av den börsnoterade plastkoncernen Nolato.
Närheten till Kumla, och därmed även Ericssons mobiltelefontillverkning, lade grunden för EMC-tätningarna, som kunde gå i miljonvolymer varje vecka under glansdagarna.
När Ericsson bytte ut mobilerna mot basstationer i Kumlafabriken fortsatte samarbetet och EMC-packningarna letade sig in även där.
– Vi finns med i 95 procent alla RAN-nät i världen, säger Johan Falk.
– Telekom driver oss hårt när det gäller materialutveckling.
Det beror på att basstationerna har en krävande driftsmiljö, där de flera gånger under ett dygn kan pendla mellan minusgrader och kokpunkten.
Plus att de hela tiden blir mindre, och har hårda krav på sig att inte läcka radiosignaler som stör andra basstationer.
Packningarna används även i annan kommunikationsutrustning, i testutrustning, medicintekniska produkter, optiska tranceivers, kameror, radar, infotainment, ECU:er och invertrar i fordon.
All utveckling av EMC-materialen sker i Hallsberg, medan de termiska materialen utvecklas i Beijing med visst stöd från Hallsberg.
Företaget finns runt om i världen med fabriker i Kina, Hallsberg, Malaysia, Indien, Ungern, Mexiko, USA och England.
Silikonblandningarna kan levereras färdiga eller bestå av två delar som kunden blandar när massan ska användas. Beroende på produkt ligger konsistensen mellan sirap och pepparkaksdeg. Materialet kan tryckas genom ett munstycke, så kallad extrudering, eller skruvas ut i en formspruta till önskad geometri, för att sedan spolas upp på rulle eller klippas i lämpliga längder. En tredje variant är dispensering.
– Vi jobbar med innovation i våra enkla packningar, vi försöker bygga in olika funktioner för att underlätta för kunden.
Det kan handla om att ha skärmning på utsidan samtidigt som man lagt in ett andra material som gör ”snöret” helt stumt vilket underlättar monteringen. En annan funktion kan vara att skapa en liten ”bula” i tvärsnittet som passar i ett urtag på burkens skåra och som håller fast packningen när den trycks ned i det.
– Det är små saker, som gör skillnad.
Eller att packningen klarar snävare radier, två gånger sin bredd, men ändå stannar kvar i spåret när den monteras.
Eller att välja rätt mjukhet i silikonblandningen så att den studsar tillbaka med rätt kraft.
Bara för extruderade packningar finns runt 350 standardmodeller i webbkatalogen för omgående leverans.
När det kommer till EMC-packningen Trishield, som dispenseras, finns också ett 80-tal partners runt om i världen, ofta ett gjuteri, som kan dispensera och forma packningen.
Genom att gjuta och dispensera på samma plats minskar man transporterna och kortar ledtiderna till slutkund.
Det som gör Trishield unikt är formningssteget som skapar det triangelformade utseendet på packningen. Det går inte att få till med enbart dispensering, som skapar en packning som mer liknar ett liggande D i genomskärning och därmed kräver betydligt mer kraft för att få tät, än en packning som i genomskärning ser ut som en triangel.
Triangeln skapas genom att delarna direkt efter dispenseringen läggs in i en maskin, med en elektromagnet som formar packningen.
Därefter går delarna in i en ugn där packningarna härdas. I Hallsberg flyttas delarna manuellt mellan de tre stegen, men när det handlar om större volymer är det en helautomatisk process.
Förutom att Trishield minskar materialåtgången så behöver man inte ha lika mycket kraft för att pressa ihop locket med lådan. Skillnaden mot en D-formad packning kan vara upp till 75 procent. Det i sin tur innebär att lådan kan ha smala väggar vilket ökar den invändiga ytan med 5 procent.
Ett annat sätt att mäta förbättringen är att det behövs färre skruvar för att skapa kompressionskraften.
– Med Trishield går det att göra packningar som är 0,6 mm breda och 0,85 mm höga. Den geometrin är bara möjlig genom att använda Trishield konceptet, säger Johan Falk.
Även om det gjorts en del försök att kopiera tekniken så är Nolato fortfarande ensamt om den.
En förhållandevis ny produkt är en ytmonterad bit (pad på engelska) som ger elektrisk kontakt mellan under- och ovansidan. Den kan ersätta berylliumbelagda metallfingrar, och finns i en uppsjö olika storlekar och former.
– Den är jättestor inom bilindustrin, där den ger jordning bakom en infotainmentskärm. Men inte så mycket i telekomindustrin.
Nolato gör också termiska silikonprodukter som används för att leda bort värme.
– Det är en etablerad marknad där vi från början jobbat nära kunder och haft hög grad av kundanpassning. På så sätt har vi tagit de första affärerna och sedan jobbat vidare.
Resultatet har blivit en enorm lista av standardprodukter som haft sitt ursprung i önskemål från olika kunder.
– Det kan vara alltifrån simpla saker som att ”Vi vill ha en padd för 3–4 watt, men den ska bara vara klibbig på ena sidan” – till att en annan kund vill ha den dispenserbar, men billigare.
Det sistnämnda går att ordna om man vet de exakta kraven. Då går det att plocka bort alla delar som driver kostnaden men som är onödiga för just den tillämpningen.
Det kan också handla om att göra packningen mjukare eller hårdare, med bättre bounce-back, eller andra materialegenskaper. Ytterligare en möjlighet till anpassning är att materialet kan levereras som en- eller tvåkomponent.
Ett nytt material tar dock tid att få fram. Det måste testas under åldring vilket inte går att snabba på, det tar minst 1 000 timmar.
Däremot är det relativt snabbt ordnat att ta fram ett nytt munstycke, för att skapa ett annat tvärsnitt med en befintlig blandning.
En annan aspekt där det går att underlätta för kunderna är hur produkterna levereras. Det kan handla om att underlätta för en plockrobot att ta bort tejpen när packningarna levereras på rulle (tape-and-reel)
– Jag tror att vi är snabbare och villigare att anpassa oss för att få fram något som fungerar i kundens miljö, säger Johan Falk.
När det gäller de termiska arken kan kunderna själva stansa ut dem till paddar, eller låta Nolato göra det. Bägge metoderna har sina respektive för- och nackdelar men ökar flexibiliteten.
Det finns inte alltid certifierade tester att luta sig mot för packningarna och paddarna, utan testningen bygger på erfarenhet och samarbeten med större kunder. Mycket handlar om att jämföra med äldre produkter som testats på motsvarande sätt med samma egenutvecklade testfixturer.
Ett typiskt förfarande kan vara att åldra en packning i 600 temperaturcykler mellan –40 och +125 °C under tusen timmar. Sedan mäter man att packningen fortfarande skärmar.
– Detta test är ett labbtest men erfarenheter från fältet visar att våra material håller där också, säger Thomas Gillgren, teknisk utvecklingsstrateg på Nolato.
EMC-egenskaperna testas upp till 50 GHz, och före åldring ligger de ofta vid brusgolvet på –140 dB.
En annan sak som testas är utgasningen, där det traditionellt funnits en stor respekt för så kallad silikonsmitta som kan ställa till problem i exempelvis lacklinor.
Även om Nolato har standardiserade tester som utförs på samma sätt hela tiden är det omöjligt att veta exakt hur kunden kommer att använda packningen, och vilka parametrar som är viktiga i ett specifikt fall. Det kan handla om skärmningen, men också om den elektriska ledningsförmågan på ytan, det vill säga kontaktresistansen, eller andra parametrar.
Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen. Prenumerera kostnadsfritt! |
Vad det är för ytbehandling på kundens produkt – också den påverkar testresultatet. Guldplätering är stabilt över tiden medan en ren aluminiumyta kan börja oxidera.
– Vi får fram ett värde när vi testar på vårt sätt, sen har kunderna egna tester som kan visa något annat, så vi jobbar nära några större kunder för att utveckla gemensamma och förbättrade testmetoder.