Zuverlässig, schnell und einfach zu verarbeiten Vergussmaterial auf Säureanhydrid-Basis schützt Sensoren und ICs

Sensorverguss auf der Leiterplatte

Vergussmassen schützen Sensoren und ICs in Anwendungen, die höchste Zuverlässigkeit erfordern, gegen widrige Umgebungsbedingungen. Mit dem Säureanhydrid-Verguss kombiniert Delo Industrie Klebstoffe ein sehr gutes Fließverhalten mit einer kurzen Aushärtezeit, zwei Eigenschaften, die es bislang zusammen in einer Vergusssubstanz noch nicht gab.

Die neuen Vergussmassen hat Delo auf der Basis Säureanhydrid-vernetzender Epoxidharze entwickelt. »Damit ist es uns gelungen, Eigenschaften zu kombinieren, die bisher bei Vergussmassen noch nicht gemeinsam existiert haben, und die Verarbeitung solcher Materialien deutlich zu erleichtern«, erklärt Harald Neumeier, Produktmanager bei Delo Industrie Klebstoffe. Aufgrund ihres speziellen Fließverhaltens lassen sie sich sehr gleichmäßig dosieren. Außerdem härtet die Substanz deutlich schneller aus als vergleichbare Produkte. Die Produktionsprozesse werden dadurch stabiler und nehmen zugleich weniger Zeit in Anspruch. »Außerdem sind unsere Vergussmassen äußerst beständig gegenüber aggressiven Medien wie Öle oder Kraftstoffe und widerstandsfähig gegenüber hohen Temperaturen«, beschreibt Neumeier. Als Einsatzgebiete nennt Neumeier die Sensorik und Aktorik in zuverlässigkeitskritischen Anwendungen, wie im Automotive-Bereich. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist die Chip-on-Board-Technik (COB): Dabei werden Halbleiterchips oder Sensorelementen auf einer Leiterplatte ganz oder teilweise vergossen.

Was macht das Material so einzigartig?

»Säureanhydridhärter ermöglichen über ihre spezielle Ringstruktur eine extrem enge Vernetzung des Polymers und damit Glasübergangstemperaturen von deutlich über +150 °C. Durch die geringe Dehnung der Ringe und molekulare Vernetzung weisen diese Polymere niedrige thermische Ausdehnungskoeffizienten im Bereich zwischen 20 bis 25 ppm/K auf, so dass auch bei hohen Temperaturen nur geringe Mengen an Sauerstoff und Chemikalien in das Material eindiffundieren können«, beschreibt Neumeier das Prinzip. Das Material nimmt deshalb nur sehr wenig Wasser auf und ist äußerst beständig gegenüber hohen Temperaturen und Chemikalien. »Dabei benötigt das Material eine nur vergleichsweise kurze Aushärtungszeit von nur 20 min bei +150 °C kombiniert mit einem sehr langen Verarbeitungsfenster von 48 Stunden bei Raumtemperatur«, betont Neumeier. 

Insgesamt drei neue Produkte hat Delo entwickelt: Den Delo-Monopox GE730, GE725 und GE785. Alle Vergussmassen weisen sehr gute mechanische Eigenschaften nach thermischer Alterung bei +150 °C und sogar +180 °C über 1000 Stunden Lagerungsdauer auf. »Die Abweichungen liegen auf einem sehr niedrigen Niveau und belegen die hohe Konstanz der mechanischen Kennwerte unter aggressiven Bedingungen, wie sie Elektronikkomponenten typischerweise fordern«, so René Tobisch-Haupt, Anwendungsingenieur bei Delo, der die Tests betreut. Selbst bei Dauerbelastung von +150 °C bzw. +180 °C bleiben laut Tobisch-Haupt die mechanischen Eigenschaften auf einem hohen Niveau und ändern sich nur wenig. Muss die Anwendung besonders beständig gegenüber aggressiven Medien sein, empfiehlt der Test-Experte den Delo-Monopox GE785, für den Delo die Beständigkeit gegenüber Chemikalien wie Ad Blue, Motoröl oder Dieselkraftstoff in Lagerversuchen von 100 h, 500 h und 1.000 h bei Raumtemperatur nachgewiesen hat. »Die Abweichung vom Ausgangwert liegt selbst nach 1000 Stunden Einlagerungsdauer über 80 Prozent«, erklärt Tobisch-Haupt. Die Klebstoffe haften außerdem sehr gut auf den typischerweise in der Elektronik und Mikroelektronik eingesetzten Materialen: z. B. Leiterplattenmaterialien wie FR4 oder technische Kunststoffe wie PA 6.6, PPS oder LCP. Auf Werkstoffen wie FR4 erreichen die Substanzen laut Rene-Tobisch sehr hohe Festigkeiten von über 40 MPa. »Auf technischen Kunststoffen erreichen unsere Produkte Werte von 15 bis 27 MPa«, so der Experte. »Selbst auf dem schwierig zu verklebenden Werkstoff LCP konnten wir Werte von mindestens 10 MPa erzielen.«