Bei der Auswahl von Giessharzen gibt es einige kritische Punkte, die für ihr effektives Funktionieren und die Beständigkeit in der Anwendung wichtig sind. Sehen wir uns daher die grundlegenden chemischen Eigenschaften von Verguss- und Verkapselungsharzen genauer an und untersuchen wir, wie jeder Harztyp individuelle Eigenschaften besitzt, die zur Maximierung der Leistung unter einer Vielzahl von Einsatz-und Umgebungsbedingungen genutzt werden können.
Ein guter Ausgangspunkt ist ein Blick auf den Erzfeind elektrischer und elektronischer Geräte, die gefürchtete “Feuchtigkeit”. Feuchtigkeit führt nicht nur zu Kurzschlüssen, sondern auch zu Korrosion, die zu einem vorzeitigen Nachlassen der Bauteile führt. Welches Harz ist also am besten geeignet, um Feuchtigkeit zu bekämpfen? Polyurethanharze! Diese werden in der Regel als zweikomponentige Produkte geliefert, die beim Mischen die gewünschte Aushärtung erreichen und die so wichtige Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie eine ausgezeichnete elektrische Isolierung, Flexibilität und gute Haftung auf den meisten Substraten, sowohl auf Metall als auch auf Kunststoff, bieten. Für eine intensivere Feuchtigkeitsbeständigkeit, z. B. bei Anwendungen im maritimen Bereich, sind Polyurethanharzsysteme erhältlich, die eine außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber Meerwasser und extremen Temperaturen aufweisen, was sie zu einer idealen Wahl für Marine-Anwendungen wie z. B. die Verkapselung von Sensoren macht. Ein weiteres gutes Beispiel für ein mit Polyurethanharz vergossenes Bauteil, das maximalen Schutz gegen das Eindringen von Wasser im Außenbereich erfordert, ist eine LED-Beleuchtungseinheit; diese Harze sind auch optisch klar und UV-stabil, was sie ideal für diese Aufgabe macht.
Es gibt Epoxidharze, die eine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit sowie eine schnelle Aushärtung, Härte und hohe Stabilität bieten, insbesondere in Umgebungen mit wechselnden Temperaturen. Diese Epoxidharze haften auch gut auf den meisten Substraten, selbst auf schwierigen Substraten mit sehr niedriger Oberflächenspannung, wie z.B. PTFE, und gewährleisten eine wasserdichte Verkapselung.
Electrolube wurde beispielsweise mit der Aufgabe konfrontiert, die in einem intelligenten Parkhaus auf dem Boden angebrachten kuppelförmigen Sensoren zu schützen. Die Sensoren mussten nicht nur dem Überfahren durch Autos standhalten und gegen extreme Temperaturen und das Eindringen von Wasser resistent sein, sondern auch eine effektive RF-Kommunikation ermöglichen, wobei das Signal sowohl den Sensor als auch die Vergussmasse ohnene Probleme passieren musste.
Der Kunde kam auf Electrolube zu, da das in seiner Baugruppe verwendete Material nicht robust genug war, um dem Einwirken durch darüber fahrende Autos zu widerstehen. Außerdem war die Oberflächenenergie des Gehäusematerials zu gering, um eine gute Benetzung durch das Gießharz zu ermöglichen, was somit eine gute Haftung verhinderte. Dies führte dazu, dass das Gehäude mechanisch verformt wurde und es trotz einer vernünftigen Haftung des Harzes zu Delaminationen und zum Eindringen von Feuchtigkeit im Inneren des Geräts kam. Das gewünschte Harz sollte eine niedrige Viskosität aufweisen, um alle Spalte/Lücken in der kleinen Baugruppe sicher zu verfüllen, eine gute Haftung zum Gehäusematerial aufweisen und wirksamen Schutz, sowohl bei niedrigen Temperaturen im Winter, als auch hohen Temperaturen im Sommer, bieten.
Folglich wurde das Design der Baugruppe, sowie die mechanische Belastbarkeit und das Material des Gehäuses geändert. Electrolube schlug das Polyurethanharz UR5118 mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 3 bis 4 bei 50 Hz vor, um eine Störung der HF-Signale von vornherein zu vermeiden. UR5118 hat eine Viskosität von 2300 mPa s bei 23°C und 860 mPa s bei 60°C, was ein sicheres Verfließen in die kleinen Spalte der Baugruppe gewährleistet. Es hat einen weiten Temperaturbereich von -60 bis +125°C und eine niedrige Exothermie (<35°C). Mit einer Shore-Härte von A80 ist das UR5118 schonend zu empfindlicheren Bauteilen und bietet gleichzeitig eine gute Schlagfestigkeit. Die überarbeitete Baugruppe wurde mit dem neuen UR5118-Gießharz getestet und hat alle Tests bestanden.
Möglicherweise müssen Sie auch elektrische oder elektronische Bauteile vor dem Kontakt mit Chemikalien wie Säuren, Laugen, Lösungsmitteln und anderen Substanzen schützen, die eine Gefahr für empfindliche Schaltkreise und Bauteile darstellen. Chemische Beständigkeit ist die Domäne der Epoxidharze, obwohl einige der stärkeren Polyurethan-basierten Vergussmassen sowie einige Formulierungen auf Silikonbasis einen gewissen Schutz bieten. Epoxidharzprodukte schützen elektrische/elektronische Einheiten, die häufig oder ständig in Lösungsmittel wie Bremsflüssigkeit, Frostschutzmittel, bleifreies Benzin und Zelluloseverdünner getaucht werden.
Wenn die Bauteile vor mechanischen Stößen und Vibrationen geschützt werden sollen, ist ein Giessharz, welches im ausgehärteten Zustand noch eine gewisse Flexibilität aufweist, wahrscheinlich die beste Lösung, da es eine gewisse Nachgiebigkeit bietet, die dazu beiträgt, die vergossenen Bauteile gegen ungünstige mechanische Bewegungen zu isolieren. Zusätzlich zu ihren feuchtigkeitsresistenten Eigenschaften bieten Polyurethanharze auch das gewünschte Maß an Flexibilität und sind daher oft die erste Wahl für den Stoß- und Vibrationsschutz. Silikon-basierte Vergussmassen bieten ebenfalls eine ausgezeichnete Flexibilität und vertragen zudem hohe Betriebstemperaturen.
Thermische Schocks können verheerende Auswirkungen auf elektronische Bauteile haben, die im besten Fall ihre Lebensdauer verkürzen und sie im schlimmsten Fall vollständig zerstören. Die nachteiligen Auswirkungen thermischer Belastungen können durch die Verwendung von Zweikomponenten-Epoxidharzen mit einem niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) erheblich verbessert werden. Dies ist die beste Lösung für Anwendungen, die starken Temperaturschwankungen ausgesetzt sind oder bei denen die Gefahr von Temperaturschocks besteht. Darüber hinaus bieten einige Epoxidharze auch den Bonus einer flammhemmenden Technologie.
Schließlich ist zu bedenken, dass undurchsichtige Verguss- und Verkapselungsharze nicht nur alle oben genannten Schutzfunktionen bieten, sondern auch verbergen, was darunter liegt. Dies könnte eine wirksame Abdeckung zum Schutz gegen Fälscher oder diejenigen sein, die ein Schaltungslayout kopieren wollen, und Ihnen helfen, Ihr geistiges Eigentum zu schützen.
