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Cartuchos para encapsulamento
de eletrónica
Os sistemas de cartuchos Ebestron para encapsulamento eletrónico acondicionam qualquer composto bicomponente para encapsulamento, epóxi, poliuretano ou silicone em cartuchos duplos vazios, que doseiam na proporção correta e sem bolhas, para manter a placa de circuito impresso protegida em vez de ficar curada à volta de bolsas de ar. Fornecemos os componentes de doseamento: cartuchos, pistolas e pontas misturadoras estáticas. A resina é escolhida por si.
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Resumo da solução
-
01
Tamanhos dos cartuchos
Cartucho duplo de 50 / 200 / 400 / 600 ml -
02
Proporções de mistura
1:1, 2:1, 4:1, 10:1 por volume -
03
Compostos
epóxi bicomponente, poliuretano, silicone -
04
Compatibilidade com o sistema
compatível com Sulzer Mixpac A/B/C/F e Nordson Side-by-Side -
05
Mistura
pontas misturadoras estáticas correspondentes, 8–36 elementos de mistura conforme a resina -
06
Resultado
proporção correta (objetivo de ±5%) e doseamento sem bolhas para encapsulamento de placas de circuito impresso, sensores e LED
O desafio do doseamento no encapsulamento: por que razão a proporção de mistura e o controlo de bolhas determinam a fiabilidade das placas de circuito impresso ENMGR
A maioria das avarias em campo de equipamentos eletrónicos encapsulados não começa com o composto errado. Começa na forma como o composto foi doseado. O encapsulamento consiste em preencher um conjunto eletrónico completo com um composto sólido ou gelatinoso para o proteger da humidade, da vibração e do stress térmico. Quando os engenheiros misturam o composto manualmente a partir de recipientes de grande capacidade e o vertem, surgem dois problemas: o ar fica incorporado na mistura e a proporção entre resina e endurecedor desvia-se. Ambos comprometem silenciosamente a proteção que o material de encapsulamento deveria proporcionar.
O ar é o primeiro inimigo. As bolhas presas junto a um componente reduzem a rigidez dielétrica e criam pontos fracos térmicos, onde o calor não consegue dissipar-se. Em vários fóruns, engenheiros no ativo descrevem a mesma dificuldade: «o enchimento demorou bastante tempo porque foi necessário eliminar as bolhas de ar inclinando a peça»; a conclusão habitual é que quase é preciso «fazê-lo sob vácuo» para as eliminar manualmente.
A proporção é o segundo inimigo. Como referem os engenheiros no ativo, «um desvio de alguns pontos percentuais pode reduzir a resistência e o tempo de cura», e um desvio superior a cerca de ±5% pode deixar a superfície pegajosa ou a resina mal curada. Um sistema de cartuchos para encapsulamento evita ambos os erros na origem: a própria geometria do cartucho doseia os dois componentes e estes são misturados numa ponta estática fechada. Assim, o composto que chega à placa de circuito já respeita a proporção correta e está praticamente isento de ar incorporado. Os engenheiros que ponderam revestimento conformal ou encapsulamento, ou comparam encapsulamento e enchimento, estão, na prática, a decidir que quantidade de composto aplicar à placa de circuito; em qualquer caso, o sistema de doseamento determina se a cura fica uniforme. As bolhas causadas por uma mistura agressiva são o problema, razão pela qual tantas oficinas recorrem à desgaseificação sob vácuo para corrigir os efeitos da agitação.
Conjunto de doseamento sem bolhas
O controlo de bolhas não depende de uma única característica; resulta de uma sequência de quatro controlos, cada um dos quais reduz uma via de entrada de ar. Chamamos-lhe conjunto de doseamento sem bolhas e todos os sistemas de cartuchos Ebestron são concebidos com base nele:
| Etapa | Módulo | Aplicação do controlo | Falha evitada |
|---|---|---|---|
| ETAPA 01 | Doseamento | O cartucho duplo lado a lado contém resina e endurecedor em corpos de cartucho com volumes fixos | Desvio da proporção causado por mistura manual a olho |
| ETAPA 02 | Êmbolo com purga automática | Os êmbolos libertam o ar preso no espaço livre antes da primeira aplicação | Bolsa de ar empurrada à frente do composto |
| ETAPA 03 | Mistura estática | O número de elementos de mistura adequado à resina garante uma mistura completa sem incorporar ar | Mistura incompleta e incorporação de ar provocadas por agitação agressiva |
| ETAPA 04 | Cordão controlado | A ponta afunilada deposita um cordão uniforme na cavidade, de baixo para cima | Ar incorporado por salpicos ou aplicação em camadas |
A versão honesta desta explicação tem um limite, que dizemos sem rodeios: um misturador estático não corrige uma proporção que já chega errada — «um tubo misturador estático não corrige uma proporção de entrada variável», como referiram os engenheiros do EEVblog. É precisamente por isso que o doseamento vem primeiro. Primeiro, o doseamento corrige a proporção; depois, o misturador e a ponta mantêm-na. A literatura de patentes sobre o encapsulamento de componentes eletrónicos resistente a choques térmicos descreve a mesma prioridade: um enchimento controlado e sem bolhas (US 6 664 318 B1).
Sistemas e tamanhos de cartuchos para encapsulamento eletrónico
Um sistema de cartuchos para encapsulamento é composto por três elementos que funcionam em conjunto: o cartucho duplo vazio, que contém o composto bicomponente; a pistola, manual ou pneumática, que aciona os êmbolos; e a ponta misturadora estática, que mistura os fluxos. Nas linhas de aplicação manual, os mesmos cartuchos são utilizados nas nossas pistolas manuais de doseamento com cartucho. Os três elementos seguem as dimensões normalizadas do sistema, pelo que o cartucho encaixa na pistola doseadora que já possui. Cada par de corpos de cartucho é moldado para conter a resina e o endurecedor numa proporção fixa, e o corpo de peça única resiste à deformação, mantendo a proporção sob força de impulsão. Escolher o tamanho errado tem um custo duplo: um cartucho sobredimensionado de 600 ml deixa composto dispendioso a curar, que acaba por ser descartado; um cartucho demasiado pequeno obriga a preparar novamente o sistema a meio do enchimento, com o risco de criar uma junta fria.
Cartucho duplo de 50 ml
Cartucho duplo de 200 / 400 ml
Cartucho duplo de 1500 ml
Matriz de especificações do sistema de encapsulamento
Esta matriz associa cada tamanho de cartucho à pistola correspondente, ao número de elementos de mistura estática adequado à resina prevista e ao tipo de trabalho de encapsulamento eletrónico a que se destina. Os números de elementos de mistura seguem os intervalos de seleção publicados pela Nordson EFD: a proporção 1:1 situa-se no limite inferior e as proporções superiores, no limite superior.
| Cartucho | Proporções de mistura | Pistola / aplicador | Elementos da ponta estática | Classe do composto | Aplicação eletrónica habitual |
|---|---|---|---|---|---|
| 50 ml | 1:1 | Pistola manual para cartuchos | Epóxi 15–18 | Epóxi bicomponente | Encapsulamento de sensores e placas de circuito pequenas |
| 50 ml | 2:1 | Pistola manual para cartuchos | Epóxi 18–24 | Epóxi | Encapsulamento da parte posterior de conectores |
| 50 ml | 10:1 | Manual, elevada força de impulsão | Silicone 24–30 | Encapsulamento com silicone | Gel dielétrico para módulos LED |
| 200 ml | 1:1 | Manual ou pneumática | Epóxi 15–24 | Epóxi | Encapsulamento de módulos de acionamento / controlo |
| 200 ml | 2:1 | Pneumática | Poliuretano 24–32 | Uretano | Encapsulamento de controladores para exterior |
| 400 ml | 1:1 | Pneumática | Silicone 20–30 | Silicone | Encapsulamento de sensores automóveis |
| 400 ml | 4:1 | Pneumática | Poliuretano 28–36 | Poliuretano | Encapsulamento de caixas de derivação |
| 600 ml | 1:1 | Pneumática | Epóxi 18–24 | Epóxi | Encapsulamento de transformadores / indutores |
| 600 ml | 2:1 | Pneumática | Poliuretano 24–36 | Uretano | Conjunto de potência de grandes dimensões encapsulado |
Sistema de cartuchos vs. máquina de doseamento e mistura a partir de recipientes de grande capacidade vs. mistura manual
Quem avalia um sistema de cartuchos costuma compará-lo com duas alternativas conhecidas: uma máquina de bancada para doseamento e mistura ou a mistura manual do composto para encapsulamento a partir de latas de grande capacidade. A diferença é real e não afirmamos que o cartucho seja a melhor opção em todos os casos. Uma máquina de doseamento e mistura a partir de recipientes de grande capacidade oferece menor custo por grama para volumes muito elevados; a mistura manual oferece um preço mais baixo da matéria-prima para um enchimento pontual. A vantagem do sistema de cartuchos está nos custos que não aparecem na ordem de compra: desperdício e retrabalho causados por bolhas e cura com proporção incorreta. Como documenta o estudo de caso sobre cartuchos duplos publicado na Adhesives & Sealants Industry, os sistemas de cartucho com dois corpos «reduzem tanto o desperdício de material como o de resíduos perigosos, melhoram o desempenho e aumentam a segurança dos trabalhadores».
| Fator | Mistura manual a partir de recipientes de grande capacidade | Máquina de doseamento e mistura para grandes volumes | Sistema de cartuchos Ebestron |
|---|---|---|---|
| Precisão da proporção | Depende do operador; frequentemente >±5% | Elevada após calibração | Determinada pelo volume do corpo do cartucho; objetivo de ±5% |
| Risco de ar / bolhas | Elevado; a agitação incorpora ar | Baixo | Baixo; mistura estática fechada, êmbolo com purga automática |
| Custo inicial | Mais baixo | Mais elevado (investimento na máquina) | Baixo, sem equipamento de capital |
| Preparação e limpeza | Taças, varetas, resíduos | Mangueiras, bombas, purga | Substituir o cartucho e colocar uma ponta nova |
| Melhor intervalo de volume | Trabalhos pontuais / protótipos | Produção contínua de grande volume | Da bancada a volumes médios, trabalhos variados |
| Desperdício de material | Elevado (composto misturado desperdiçado) | Médio (purga) | Baixo (doseia-se apenas o necessário) |
É no desperdício que esta diferença mais importa para um responsável de produção. A mistura manual obriga a preparar um recipiente inteiro e a deitar fora o composto que cura antes de ser utilizado; uma máquina de doseamento e mistura de 600 ml tem de ser purgada. Com um cartucho, doseia-se apenas o necessário e tapa-se o restante. Um fabricante no r/Tools resumiu o problema que leva as oficinas a optar por cartuchos: ter de trabalhar numa peça enquanto «detestam estar sempre a misturar manualmente uma parte do conteúdo dos tubos de 10 oz». O doseamento bicomponente medido através de uma ponta misturadora estática está bem estabelecido em patentes de doseamento, incluindo ensaios do tempo de gelificação realizados ao «dosear 10 g de material a partir de um cartucho 2:1 com uma ponta misturadora estática» (EP 2 603 568 B1).
Retorno do investimento, PRATEADO
Quando o cartucho compensa: no encapsulamento, o principal fator de custo raramente é o preço da resina; são as rejeições (um conjunto encapsulado totalmente perdido) e o retrabalho (remoção do encapsulamento e novo enchimento). Como uma rejeição representa uma perda total e o retrabalho permite recuperar a unidade mediante mais mão de obra, até uma pequena redução das rejeições causadas por bolhas favorece o custo total de propriedade do cartucho. Relatórios de campo e estudos de caso da imprensa especializada atribuem frequentemente a redução do desperdício de material e resíduos perigosos ao doseamento com cartuchos duplos, em comparação com a mistura manual em recipiente aberto; a poupança exata depende do volume aplicado e da taxa de rejeição.
[Estimativa baseada em estudos de caso do setor, sem um único valor auditado.]Quer conhecer os valores para o volume que aplica?
Peça uma comparaçãoO cartucho é o sistema de doseamento; as propriedades após a cura dependem do composto para encapsulamento que contém. Não afirmamos que um cartucho torne bom um composto de fraca qualidade. O emparelhamento correto entre cartucho e ponta permite que cada classe de resina atinja o seu potencial: proporção correta, cura completa e ausência de bolhas. Os engenheiros que procuram um composto para encapsulamento eletrónico — seja um composto para encapsulamento de placas de circuito impresso, um composto epóxi para eletrónica ou um composto de silicone para encapsulamento eletrónico — estão, na prática, a escolher entre estas três classes de resina, em função do equilíbrio desejado entre encapsulamento e proteção. Estes três tipos de materiais para encapsulamento têm comportamentos muito diferentes. A escolha depende do intervalo de temperatura, da rigidez dielétrica, da resistência mecânica, da possibilidade de reparação e da condutividade térmica (valor λ) de que o componente necessita.
| Propriedade | Encapsulamento com silicone | Epóxi | Poliuretano (uretano) |
|---|---|---|---|
| Intervalo de temperatura | −60 a +200°C (até +300) | −40 a +130°C | −40 a +120°C |
| Dureza | Shore A 15–60 | Shore D 70–90 | Shore A 60–Shore D 50 |
| Rigidez dielétrica | 15–21 kV/mm | 20–25 kV/mm | 16–22 kV/mm |
| Condutividade térmica λ (sem carga) | 0,16–0,20 W/(m·K) | 0,2–0,3 | 0,2–0,3 |
| λ (com carga) | 0,30–0,42 | até 5 | até 1.5 |
| Possibilidade de reparação | Boa (cortar e substituir) | Muito difícil | Possível |
| Elementos da ponta estática | 20–30 | 15–24 | 24–36 |
Intervalos das propriedades dos materiais segundo a comparação de compostos SILITECH para encapsulamento eletrónico e as convenções de ensaio de dureza e rigidez dielétrica; dureza medida segundo os métodos Shore da norma ISO 868.
CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA // Mapa de configuração por classe de resina
Utilize este mapa para escolher a configuração de cartucho adequada a cada classe de composto, de modo a doseá-lo sem defeitos. O mapa existe porque o erro mais frequente que observamos não é escolher a resina errada, mas colocar a resina certa numa ponta com um número inadequado de elementos de mistura e depois atribuir à resina uma cura com estrias.
| Se a sua prioridade for… | Classe de resina | Cartucho + proporção | Ponta estática |
|---|---|---|---|
| Máxima rigidez dielétrica / inviolabilidade, alta tensão | Epóxi | 50–600 ml, 1:1 ou 2:1 | 15–24 elementos de mistura |
| Ampla variação de temperatura, baixo stress nas juntas de soldadura, transparência para LED | Encapsulamento com silicone | 50–400 ml, 1:1 ou 10:1 | 20–30 elementos de mistura |
| Custo de material mais baixo, encapsulamento flexível para interior | Poliuretano | 200–600 ml, 2:1 ou 4:1 | 24–36 elementos de mistura |
«Dimensionamos a ponta estática em função da resina, e não o contrário. Se utilizar uma ponta de epóxi com 15 elementos de mistura para silicone 10:1, surgem estrias; ao mudar o mesmo silicone para uma ponta com 28 elementos de mistura, as estrias desaparecem. O problema nunca foi o cartucho, mas o número de elementos de mistura.»
Há um compromisso que convém referir com franqueza: nem sempre é necessário um composto termicamente condutor. Para sensores e controladores, basta um silicone sem carga 0,16–0,20 W/(m·K); os compostos com carga e valor λ elevado só justificam a sua viscosidade mais alta quando a dissipação ultrapassa cerca de 1 W por cm² de superfície do componente. Especificar uma condutividade térmica superior à necessária torna o composto mais difícil de dosear, sem aumentar a fiabilidade.
Resultados de aplicação: encapsulamento sem bolhas de placas de circuito, sensores, transformadores e LED MGREN
O encapsulamento protege um componente eletrónico dos quatro fatores de stress que podem pôr fim à sua vida útil em ambientes de funcionamento exigentes: choque mecânico, vibração, humidade e calor. O controlo de bolhas é tão importante porque cada bolha presa abre caminho a um destes quatro fatores. Uma bolha junto ao enrolamento de um transformador cria um ponto quente; uma bolha junto ao terminal de um sensor permite a entrada de humidade. Como a temperatura de funcionamento afeta fortemente a fiabilidade, um aumento de 10 K pode reduzir aproximadamente para metade a vida útil do componente. Obter um encapsulamento denso e sem bolhas não é uma questão estética: pode fazer a diferença entre 2-year e 5-year de vida útil em campo. Não afirmamos que um cartucho substitua a desgaseificação sob vácuo nos encapsulamentos de alta tensão mais críticos; a realidade é que o vácuo continua a ser superior nos casos extremos. Mas, para a maioria das aplicações com placas de circuito, sensores e LED em que as fábricas utilizam volumes de 50–400 ml por aplicação, a Ebestron fornece cartuchos, êmbolos com purga automática e pontas estáticas correspondentes, que permitem obter um encapsulamento denso e sem bolhas sem câmara de vácuo.
Relação entre tempo de vida da mistura e tamanho do cartucho
O tempo de vida da mistura é outro fator crítico silencioso: o tempo disponível antes de o composto misturado começar a gelificar. Misture manualmente um lote de 600 ml de uretano com um tempo de vida da mistura de 6 minutos e a maior parte cura na taça. Um cartucho doseia apenas o volume necessário para cada aplicação, mantendo o processo dentro do intervalo disponível. Este gráfico relaciona o tempo de vida da mistura e o volume aplicado com o cartucho que permite evitar a gelificação:
| Tempo de vida da mistura do composto | Volume aplicado por peça | Cartucho recomendado | Motivo |
|---|---|---|---|
| 4–7 min (uretano / epóxi de cura rápida) | < 30 ml | 50 ml, doseamento conforme necessário | Cada aplicação é fresca; não há composto de grande volume para desperdiçar |
| 15–20 min (médio) | 30–150 ml | 200 ml | Várias peças por cartucho dentro do intervalo disponível |
| 30+ min (lento / silicone) | 150–500 ml | 400–600 ml, pneumático | O intervalo prolongado permite enchimentos grandes e contínuos |
Estes resultados aplicam-se aos trabalhos para os quais os nossos sistemas de cartuchos foram concebidos: transformadores e indutores, condensadores e enrolamentos de bobinas, placas de circuito impresso e módulos, sensores automóveis e conjuntos de LED. O registo de patentes descreve o encapsulamento sem solventes de componentes eletrónicos, resistente a choques térmicos e com comportamento controlado da temperatura de transição vítrea (US 6 664 318 B1); a mecânica de doseamento necessária a um enchimento uniforme é abordada em duas patentes de doseamento bicomponente, que alimentam reagentes para um misturador estático descartável (WO 2012/021258 A1).
Conformidade e compatibilidade dos materiais PROCEN
Há duas perguntas que determinam se um sistema de cartuchos pode ser integrado na sua linha: o cartucho vazio resiste quimicamente ao composto e é compatível com a pistola doseadora utilizada pelos operadores? Ambas se respondem com normas, não com adjetivos. Os corpos dos cartuchos e os êmbolos são moldados com classes de polímeros selecionadas pela sua compatibilidade química com epóxi bicomponente, poliuretano e silicone, para que o corpo do cartucho não inche, não liberte substâncias nem altere a proporção de mistura durante o prazo de validade do composto. Isto é importante porque um corpo que incha em contacto com uma resina incompatível pode alterar a proporção para além do intervalo de ±5% tolerado pelo composto, deixando o encapsulamento mal curado. A Ebestron molda internamente os corpos dos cartuchos e os êmbolos com materiais qualificados para cada família de resinas e mantém as tolerâncias entre lotes, para que uma nova encomenda seja compatível com a mesma pistola do primeiro lote.
Calculadoras de dimensionamento e configuração do sistema
Perguntas frequentes
Os cartuchos vazios retêm bolhas de ar, como acontece na mistura manual?
Não. Essa é a principal razão para as empresas deixarem de misturar manualmente, processo em que o ar incorporado pela agitação obriga a uma etapa de vácuo de 30–50 mbar só para corrigir o problema. Um sistema de cartucho da Ebestron para encapsulamento de componentes eletrónicos doseia os dois componentes em corpos de cartucho selados, liberta o ar do espaço superior através de êmbolos com ventilação automática e mistura o material num bico misturador estático, sem agitação; assim, entra muito pouco ar no composto antes de este chegar à placa de circuito. Para encapsulamentos de alta tensão extremamente críticos, continua a ser possível desgaseificar sob vácuo, mas a maioria dos conjuntos de 50–400 mL não precisa disso.
Posso continuar a utilizar a minha pistola doseadora Sulzer Mixpac ou Nordson?
Na maioria dos casos, sim. Os nossos cartuchos duplos correspondem às configurações padrão Sulzer Mixpac A/B/C/F e Nordson Side-by-Side. Como estas quatro famílias não são intercambiáveis, confirmamos o modelo exato da pistola e a proporção antes de apresentar uma cotação.
Como posso evitar que o composto de encapsulamento cure dentro do cartucho?
Escolha o tamanho do cartucho em função do tempo de vida útil da mistura e do volume doseado por aplicação. Um uretano de cura rápida, com 4–7 minutos de tempo de vida útil da mistura, deve ser utilizado num cartucho de 50 mL, doseando uma aplicação de cada vez; um silicone de cura lenta e com um longo tempo de trabalho pode ser utilizado num cartucho de 400–600 mL. Mantenha o material não utilizado num local fresco, tape o cartucho e coloque um bico misturador estático novo em cada sessão; a resina misturada fica apenas no bico descartável, não nos corpos dos cartuchos.
Preciso de um composto de encapsulamento termicamente condutor para os meus componentes eletrónicos?
Nem sempre. Para sensores e controladores, um composto padrão sem carga, com 0,16–0,20 W/(m·K), é suficiente. Um composto de encapsulamento com carga e condutividade térmica justifica a sua viscosidade mais elevada apenas quando a dissipação ultrapassa aproximadamente 1 W por cm², como acontece com semicondutores de potência, conjuntos LED densos e módulos EV. Os nossos sistemas de cartucho doseiam ambos os tipos, permitindo ajustar o valor de λ ao componente em vez de especificar um composto acima do necessário.
Qual é a diferença entre encapsulamento e revestimento?
O encapsulamento preenche totalmente o alojamento em redor do conjunto eletrónico, oferecendo a máxima proteção contra a entrada de água e poeiras (até IP68/IP69K) e resistência à adulteração, mas acrescentando peso e dificultando a reparação. O revestimento (ou revestimento seletivo do tipo conformal) cobre apenas as áreas críticas, reduzindo o peso e mantendo os conectores acessíveis, mas oferecendo menor proteção contra a entrada de água e poeiras. O mesmo sistema de cartucho Ebestron doseia o composto para qualquer uma das abordagens; o registo da patente documenta o encapsulamento sem solventes e resistente ao choque térmico de componentes eletrónicos (US 6 664 318 B1).
Porque fabricamos o sistema de doseamento, e não o composto
A Ebestron fabrica consumíveis para embalagem de adesivos: cartuchos duplos, pistolas doseadoras e tubos de mistura estática, em Jiangsu, China. Optámos deliberadamente por fornecer o sistema de cartucho para encapsulamento de componentes eletrónicos, em vez da química de encapsulamento, porque as falhas que observávamos repetidamente no terreno eram falhas de doseamento: vazios e cura com uma proporção incorreta, não problemas com a resina. Esta página reflete os padrões que adotamos: as configurações dos sistemas Sulzer e Nordson, as gamas de elementos de mistura estática da Nordson EFD e a tolerância de proporção de ±5% que determina se um composto bicomponente cura conforme prometido na ficha técnica.
Referências e fontes de dados
- Patente dos Estados Unidos US 6 664 318 B1, Composições de encapsulamento com resistência ao choque térmico (encapsulamento hidrofóbico de componentes eletrónicos com resina sem solventes). patents.google.com
- Patente dos Estados Unidos US 10 434 704 B2, Doseamento bicomponente num dispensador com misturador estático descartável. patents.google.com
- Patente EP 2 603 568 B1 / WO 2012/021258 A1, Adesivo estrutural epóxi; teste do tempo de gelificação com cartucho 2:1 e bico misturador estático. patents.google.com
- ISO 868, Plásticos: dureza por indentação (durómetro Shore). iso.org
- ISO 9001, Sistemas de gestão da qualidade. iso.org
- Nordson EFD, Como selecionar um misturador estático para fluidos bicomponentes (número de elementos por resina). nordson.com
- SILITECH AG, Compostos de encapsulamento para componentes eletrónicos: epóxi, silicone ou PU (comparação de propriedades dos materiais e de λ). silitech.ch
- Adhesives & Sealants Industry, A dosagem em bancada maximiza a eficiência dos sistemas de cartucho duplo. adhesivesmag.com
- Encapsulamento de componentes eletrónicos — definição do processo. en.wikipedia.org




