Leitklebemontage bei Getriebesteuerungen Strommesswiderstände veredeln

Bauteile per Leitkleber hochfest und leitend verbinden.
Bauteile lassen sich per Leitkleber hochfest und leitend verbinden.

Continental setzt Leitkleber für die Bauteilmontage ein. Damit die Bauteile auch zuverlässig mit den Kontaktflächen der Platine verbunden bleiben, sind speziell beschichtete Bauteilanschlüsse nötig; beispielsweise Pads mit Goldauflage, wie sie Isabellenhütte bei Strom-Messwiderständen verwendet.

Als einer der Pioniere von automatischen Doppelkupplungsgetrieben arbeitet Continental stetig an der Weiterentwicklung von Getriebesteuergeräten für neue Fahrzeuggenerationen. Herausfordernd dabei ist es, immer mehr Funktionen auf weniger Raum unterzubringen und die durch den gestiegenen Funktionsumfang immer anspruchsvolleren Temperaturbedingungen zu beherrschen. Um dies zu erreichen, setzt Continental bei seinen Neuentwicklungen im Bereich der Getriebesteuereinheiten unter anderem Produktionsmethoden wie das Leitkleben ein.

In bestimmten Getriebesteuereinheiten wird die Signalverarbeitung mit der Leistungselektronik wegen des kompakten Bauraums zusammen auf einer Platine untergebracht. Das Leitkleben gilt dabei – vor allem in der Mikrosystemtechnik – als Schlüsseltechnik bei der Verarbeitung von kleinsten Bauteilen, die vielfältige Funktionen auf engem Raum vereinen. Continental nutzt dieses Verfahren für das Aufbringen von Strommesswiderständen auf der Leiterplatte. Damit die Vorteile der Klebetechnik in der Anwendung vollends zum Tragen kommen, ist eine besondere Kontaktoberfläche der zu klebenden Komponenten notwendig. Isabellenhütte hat die Kontaktflächen seiner Strommesswiderstände der Reihen PLU, PMH-D und VMP-A nun speziell für das Silberleitkleben mit Gold beschichtet.

Vergoldung für extreme Einsatzbedingungen

Das Leitkleben stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Bauelementen und der Leiterplatte her. Der Leitkleber ist eine Epoxy-Matrix, die mit 80 Gewichtsprozent Silberpartikeln gefüllt ist. Mithilfe einer Schablone wird der Klebstoff auf die Leiterplatine gebracht. Anschließend werden die Bauelemente mit geringem Druck auf der Platine platziert und anschließend wird die bestückte Leiterplatte in einen Inline-Ofen gegeben. Unter dem Wärmeeinfluss härtet die Epoxymatrix aus, und es kommt zu einer Kettenbildung. Zugleich entsteht eine hochfeste Klebeverbindung, die dank des Silbers leitend ist.
Die Klebung zeichnet sich durch ihre hohe Zuverlässigkeit im Betrieb aus. Außerdem erfolgt das Leitkleben im Vergleich zum Löten bei niedrigeren Temperaturen. Die Bauteile werden nicht schon bei der Montage thermisch gestresst. Für die Aushärtung des Klebers sind rund 150 °C nötig, wohingegen beim Löten Temperaturen zwischen 240 und 280 °C auftreten. Dem Leitkleber wird zudem eine höhere Flexibilität im Vergleich zu einem starren Lot zugetraut.

Die Klebeverbindung ist in der Lage, CTE-Unterschiede (Coefficient of Thermal Expansion) auszugleichen – also die Diskrepanz zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Platine und Bauteil. Durch das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten beider Komponenten können Spannungen entstehen, die von einer flexiblen Verbindung wie der Klebeverbindung gut aufgenommen werden können.

„Um diese Verbindungstechnologie überhaupt umsetzen zu können, bedarf es einer edlen Oberfläche. Daher nutzen wir eine Goldbeschichtung bei den Widerständen“, erklärt Anke Schneider (Bild 1), tätig in der Continental-Business-Unit Transmission im Bereich Materials & Packaging. Die goldbeschichteten Kontaktflächen der eingesetzten Messwiderstände sorgt für eine verbesserte Klebeverbindung und zuverlässige Leitfähigkeit. Ein weiterer positiver Aspekt der Vergoldung ergibt sich aus der hohen Beständigkeit von Gold gegenüber Chemikalien. Das Edelmetall ist insbesondere resistent beim Kontakt mit Öl. Alternativ wäre auch eine Silber- oder Silberpalladium-Schicht möglich. Doch sei Gold laut Anke Schneider das zweckmäßigere Material zur Leitklebung, auch wenn es teurer ist. Denn Gold ist in Bezug auf Temperaturstabilität und Ölresistenz besser für die Anwendung in der Getriebesteuereinheit geeignet. Gerade bei der Klebung niederohmiger Widerstände ist eine Goldbeschichtung in der Lage, eine zuverlässige elektrische Verbindung über die Lebensdauer zu erzeugen.