Welche Art von Klebstoff sollte ich für leiterplattenmontierte Komponenten verwenden, um Vibrationen zu vermeiden?

Meine Vorliebe:

• Neutral vernetzender Silikonkautschuk als Langzeit-Vibrations- und Dichtmittel.
  Erwarten Sie eine Lebensdauer von über 20 Jahren.

• Wenn eine anfängliche mechanische Positionierung erforderlich ist, Heißkleber (Schmelzkleber) nur , um die Dinge an Ort und Stelle zu halten, während der Silikonkautschuk aushärtet. [Heißkleber ist auf Dauer eine völlig unbefriedigende Lösung!!!].

Einzelheiten:

Für eine langfristige Überlebensfähigkeit sollte alles, was mehr mechanische Festigkeit benötigt, als seine Lötverbindungen bieten , „richtige“ mechanische Beschränkungen wie Halterungen, Befestigungsklemmen usw. verwenden.

Bei vielen Konsumgütern ist es jedoch üblich, dass größere mechanische Gegenstände durch einen Klebstoff "an Ort und Stelle gehalten" oder mechanisch gestützt werden. Richtig gemacht ist dies eine legitime Herstellungsmethode, auch wenn sie manchmal von "richtigen" Designern verpönt wird.

Asiatische Lösung: Die gebräuchlichste Methode bei asiatischen Produkten ist ein Weißleim, der zu einem harten keramischen weißen Finish abbindet. Es hat eine gute anfängliche Bindungsfähigkeit und -festigkeit, härtet schnell aus und versagt kläglich innerhalb eines Zeitraums von Monaten bis zu einem Jahr oder so.

Westliche Lösung: Die am weitesten verbreitete westliche Methode ist Heißkleber oder Hotmelt-Kleber. Es hat gute anfängliche Bindungsfähigkeiten, angemessene Festigkeit, härtet innerhalb der Zeit aus, die zum Abkühlen benötigt wird (zehn Sekunden bis Minuten, je nach Menge und Wärmeleitung) und versagt kläglich innerhalb eines Zeitraums von Monaten bis zu einem Jahr oder so. Die Leute benutzen es immer noch und sagen, wie gut es ist.

Eine hervorragende Lösung: Eine hervorragende Lösung ist neutralvernetzender Silikonkautschuk. Es hat nach dem Aushärten gute Haftfähigkeiten - diese variieren je nach Material, aber für schwierige Materialien sind Grundierungen oder spezielle Varianten erhältlich. Es hat eine angemessene Festigkeit, aber einen niedrigen Modul (etwas dehnbar), so dass es Vibrationen und Stoßkräften hervorragend widersteht. Die Abbindezeit kann Minuten bis viele Stunden betragen – normalerweise länger als kürzer. Einmal eingestellt hält es in der Regel 20+ Jahre. Die langen Abbindezeiten sind kein Thema, solange der Kleber es nicht istWird verwendet, um die Objekte in Position zu halten, aber um eine langfristige Vibrationsbeständigkeit hinzuzufügen. Die meisten Silikonkautschuke fließen während des Abbindens nicht, daher ist die Abbindezeit unwichtig, außer dass die Oberfläche zunächst klebrig ist. "Skin over" tritt typischerweise in 10 bis 20 Minuten auf. Abbindung durch Einwirkung von Luftfeuchtigkeit, daher verlängert sich bei geringer Luftfeuchtigkeit die Abbindezeit. Die vollständige Abbinderate hängt von der Wasserdicke ab, wobei Raten von etwa 3 mm Tiefe pro 24 Stunden typisch sind.

Eine hervorragende Kombination, bei der eine mechanische Befestigung oder Fixierung mit dem Klebstoff erforderlich ist, ist die Verwendung eines "Tupfers" Heißschmelzkleber, um die Dinge zunächst an Ort und Stelle zu halten, und dann die Verwendung von Silikonkautschuk als langfristiges Bindemittel und Antivibrationsmittel.

Neben ihrem ausgezeichneten niedrigen Modul und ihrer langen Lebensdauer eignen sich SRs auch hervorragend als Imprägnier- und Versiegelungsmittel. Sie sind jedoch keine Wasserdampfdichtmittel - Wasserdampf wird mit der Zeit durch SR dringen - flüssiges Wasser nicht. Sie „atmen“ also – was je nach Anwendung gut oder schlecht sein kann.

• Beachten Sie, dass der verwendete Silikonkautschuk neutral vernetzen MUSS , wenn Elektronik oder korrosionsempfindliche Komponenten verwendet werden. „Normal“ SR ist säurehärtend und setzt beim Abbinden Essigsäure frei (riecht nach Essig). Das ist in vielen Fällen „nicht so schlimm“, kann aber bei sensiblen Anwendungen zu Korrosion führen.

Neutral vernetzende Silikonkautschuke sind weit verbreitet und kosten wenig oder gar nichts extra. Die meisten sind "Oxeme" oder Alkoholkuren und setzen Oxeme und Methylalkohol frei. Oxeme können Korrosion von blankem Kupfer verursachen. Oxeme Cure ist nicht geeignet für Polycarbonat – verwenden Sie Alkohol Cure.

Etwas teurere neutrale Heilungs-SRs sind normalerweise reine Alkoholheilungen und setzen Methylalkohol beim Abbinden frei. Eine vernünftige Handhabung ist gut genug. Bei kg auf einmal gut lüften :-).

Dow Corning stellt eine breite Palette von SRs her, die in den meisten Ländern erhältlich sind und über umfangreiche technische Daten verfügen. [Keine Verbindung zu Dow Corning, abgesehen davon, dass ich ein zufriedener Kunde bin].

Es gibt zahlreiche andere Klebstoffe, die für Sie geeignet sein könnten.
Cyanacrylat-Klebstoffe härten schnell aus (Sekundenkleber, Elefantenkleber), können bei einigen Anwendungen die Oberflächen beschädigen und lösen sich mit der Zeit auf einigen Oberflächen.
Latex- und Kontaktkleber haben einen niedrigen Modul und können nützlich sein.
Es werden in der Regel Lösungsmittel verwendet, die nachteilige Wirkungen haben können.
Es gibt zahlreiche andere, aber ich habe festgestellt, dass Silikonkautschuk insgesamt der beste ist.

- Silikonkautschuk versus Epoxidharz:

Ich habe Epoxidharz (ER) nicht erwähnt, und Mike hat es Silikonkautschuk (SR) vorgezogen. Epoxidharze sind sicherlich sehr nützlich. Sie sind mit „Topfzeiten“ (verwendbare Zeit vor dem Abbinden) von weniger als 1 Minute bis zu Stunden und einer Zeit bis zur vollständigen Aushärtung von etwa einer Stunde bis zu einem Tag oder so erhältlich. Erhöhte Temperaturen erhöhen die Aushärtungsgeschwindigkeit und verkürzen die Topfzeit. 2-Topf" - zwei verschiedene Komponenten werden kurz vor der Verwendung gemischt. SRs sind auch in 2-Komponenten-Formulierungen erhältlich, normalerweise mit kurzen Abbindezeiten (Minuten bis 10 Minuten - kann je nach Design länger sein).

Ein Faktor, den ich als Vorteil genannt habe, hat Mike als Nachteil genannt. Wir haben beide Recht (und beide Unrecht? :-) ) und es lohnt sich zu verstehen, warum.

Der Faktor ist "Modul". Modul (genauer gesagt "Elastizitätsmodul") ist das Verhältnis von Spannung zu Dehnung - die Menge an Verformung, die pro ausgeübter Kraft erfahren wird. Es gibt verschiedene Modulmaße, die sich hauptsächlich auf Richtungsaspekte der Kräfte und Verformungen beziehen. Einige weitere Details hier in diesem Wikipedia-Artikel zum Elastizitätsmodul. .

Silikonkautschuke haben einen "niedrigen Modul" - während die tatsächlichen Werte je nach Design stark variieren können, sind die normalerweise anzutreffenden Werte "wesentlich "elastischer" als typische Epoxidharze. Mike und ich sind uns einig :-). Wie nützlich das ist ein Diskussionsgegenstand.

Ein Epoxidharz wirkt im Allgemeinen auf die gleiche Weise wie eine Klemme oder Halterung oder ein mechanisches Befestigungssystem. Es befestigt die Komponente starr an einer Halterung oder Leiterplatte usw. Typische Silikonkautschuke sind keineswegs "gallertartig" - sie härten zu einem steifen Gummi aus - typischerweise so flexibel wie ein weniger als steifer Radiergummi - fest, aber nicht betonartig. Die Härte einer Kautschukformulierung ist nicht intuitiv mit dem Modul* verbunden, aber die beiden stehen in einem ausreichenden Zusammenhang, um nützlich zu sein. Eine geeignete Härteskala für Kautschuke ist die "Shore A"-Härteskala. Autoreifen wären ungefähr Shore A 70 - ein ziemlich steifer Gummi. Ein typisches Gummiband wäre Shore A 25-30 - ziemlich dehnbar. Es sind Silikonkautschuke erhältlich, die auf eines dieser Extreme eingestellt sind, aber die meisten wären dazwischenliegend, mit einer Tendenz zur steifen Seite in den meisten Fällen.

Überlegen Sie nun, ob Sie jemals einem Schwingungsdämpfer, einem Erdbebenschutz, einer stoßfesten Lagerung, einer Automotorlagerung, ... begegnet sind - welche mechanischen Eigenschaften haben sie? Aus welchen Materialien würdest du sie erwarten?

• Wenn eine Halterung absolute Starrheit verlangt, keine Durchbiegung vertragen kann, fest und ohne jegliche Bewegung relativ zur Halterung befestigt werden muss, dann ist Silikonkautschuk wahrscheinlich nicht das Befestigungsmaterial der Wahl.

• Umgekehrt, wenn ein gewisses Maß an mechanischer Isolierung von Schwingungen, die Fähigkeit, Stößen und großen äußeren Bewegungen oder Kräften zu widerstehen, durch räumliche und zeitliche Verteilung der beteiligten Kräfte, die Minimierung der Schwingungsübertragung durch verlustbehaftete Übertragung von Schwingungsenergie, die Freiheit von Spannungsbrüchen u minimaler mechanischer Alterungsabbau wertvoll sind, dann sind Silikonkautschuke ernsthafte Konkurrenten.

M Alin fragte, welche Art von Dingen am dringendsten geklebt werden müssten.
Typischerweise sind dies

• Schwere Gegenstände, die beim Aufprall erhebliche Kräfte ausüben (Dosenkondensatoren, lose Batteriekästen, ...

• Leiterplatten in Steckplätzen, Kantenverbinder, Gegenstände, die unter ewigem Aufprall ein "Schleudertrauma" bekommen können.

• Gegenstände, die ausschließlich oder hauptsächlich durch den Klebstoff gehalten werden.

Im Wesentlichen Gegenstände, die sich unter Stößen oder Vibrationen bewegen und dabei beschädigt werden können.

Gummistoßdämpfer - Bilder sind Live-Links

Wikipedia - Shore-Durometer
Maschinist-Materialien -
Vergleich der Shore-Härte Shore A mit Shore D (verdächtig!)

(* Eine Formel, die Shore A ungefähr mit dem Elastizitätsmodul in Beziehung setzt, ist unten angegeben. In diesem Zusammenhang wahrscheinlich nicht nützlich.)

4 Jahre später hinzugefügt:

F: Ich verstehe Ihre aufeinander folgenden widersprüchlichen Aussagen nicht „sollte ‚richtige‘ mechanische Rückhaltesysteme verwenden […] Richtig ausgeführt ist [Klebstoff] eine legitime Herstellungsmethode“. Klebstoffe sind fantastisch, wenn sie, wie Sie bereits erwähnt haben, für die jeweilige Aufgabe entwickelt wurden. Wenn Sie mit "alles sollte Schrauben und Muttern verwenden" beginnen möchten, würde ich Sie auf 3M verweisen, deren Klebstoffe die Oberfläche des höchsten Gebäudes der Welt halten.

A: Ich habe noch einmal gelesen oder überflogen, was ich geschrieben hatte, um zu sehen, wie es zusammenpasst.
Ich stimme zu, dass Sie, wenn Sie einige der Aussagen sowohl in Halbisolierung als auch (boolesch) zum absoluten Nennwert nehmen, einen gewissen Widerspruch erkennen können. Wenn Sie sowohl die ursprüngliche Frage als auch das, was ich geschrieben habe, als Ganzes betrachten, scheint es so, wie es ist, einigermaßen in Ordnung zu sein. Ich könnte ein paar Worte ändern, um ein paar teilweise Widersprüche zu beseitigen, aber ich denke, dass jeder, der Rat zu diesem Thema sucht und alles liest, eine sehr gute Vorstellung davon bekommt, was ich sage [[Ob das, was ich sage, gültig ist, ist eine andere Frage :-) ]].

Ich stelle fest, dass ich feststelle, dass SRs (Silikonkautschuke) von guter Qualität mehr als 20 Jahre "halten" und dass sie in dieser Rolle nützlich sind. Und ich fühle mich wohl mit der Vorstellung, dass eine „richtig“ entworfene, „richtig“ angebrachte Materialplatte (wie Glas) für die geplante Lebensdauer eines Gebäudes „sicher“ durch Klebstoff gehalten werden kann, wenn sich alle Annahmen als gültig erweisen.

Aber ich kenne auch Glasscheiben, die von Gebäuden "gerade heruntergefallen" sind und hier (Neuseeland) stürzte ein Mann in den Tod, als er sich gegen eine bodenhohe, verklebte Fensterscheibe lehnte - die dann herunterfiel :-(.
dh "richtiges Design" und "richtige Anwendung" und "gültige Annahmen" sind oder sollten innerhalb der Fähigkeiten professioneller Designer liegen - und selbst sie liegen manchmal falsch.

Menschen, die Befestigungssysteme mit geringeren Ressourcen und Fähigkeiten „entwerfen“, können im Allgemeinen viel sicherer sein, mit mechanischen Befestigungselementen „es richtig zu machen“ als mit Klebstoffen.

Ich war über mehrere Jahre hinweg an der Verwendung von Klebebefestigungen an vielleicht 500.000 Produkten beteiligt, die in einer Reihe von (chinesischen) Fabriken hergestellt wurden. Die Lektionen und Erfahrungen waren aufschlussreich :-).
Ja, Klebstoffe haben ihre Berechtigung.
Ja, ich benutze sie.
Und ja, ich bin IMMER vorsichtig und bin mir bewusst, was passieren kann.

Zu meiner Zeit in der Luft- und Raumfahrtindustrie erforderten kleine Bauteile, die „im Wesentlichen“ flach auf der Leiterplatte montiert wurden (dh Durchgangsloch-Axialwiderstände, Dioden, DIP-ICs usw.), keine besondere Behandlung, ebenso SMD-Bauteile. Größere Bauteile wie Radialkondensatoren und hoch auf der Leiterplatte montierte Bauteile (Transistoren etc.) wurden mit Epoxidharzkleber fixiert. Silikonkautschuk (RTV) wurde nur zur Sicherung von voreingestellten Topfschrauben verwendet, da es biegsam ist und keinen großen Schutz gegen Vibrationsbelastung bietet.

Die Leiterplatten wurden mit Antivibrationshalterungen (Nitrilkautschuk usw.) am Chassis befestigt. Schutzlacke boten wahrscheinlich auch einen leichten zusätzlichen Schutz.

Kleine SMDs brauchen wahrscheinlich keine mechanische Fixierung, da sie dank ihres geringen Gewichts, oft Milligramm, kaum Kraft auf das Löten ausüben. (Ein 0402-Dünnschicht-Chip-Widerstand wiegt genau 1 mg.)

Bei größeren Bauteilen, wie großen Elkos, würde ich keinen Kleber verwenden, der elastisch bleibt . Diese Art von Klebstoff lässt das Teil immer noch schwingen, wenn auch mit einer geringeren Amplitude. Auch bei diesen geringeren Amplituden über längere Zeit können sie dazu führen, dass Lötungen durch Kriechen brechen .
Kriechen kann auch bei einer unelastischen Befestigung auftreten, wenn die Lötstellen beim Trocknen des Klebers unter Spannung stehen würden, aber das ist nicht so schlimm wie Vibrationsspannungen.

Im Allgemeinen haben die meisten Geräte genug Oberflächenspannung auf dem Lot, um die Komponenten auch bei hohen Temperaturen und großen Vibrationen an Ort und Stelle zu halten. Am meisten gefährdet wären die schweren und großen Bauteile. Wenn Sie große SMD-Elektrolytkondensatoren haben, würde ich sie zusammen mit allen Anschlüssen durchbohren.

Die einzige Verwendung von Klebstoff bei SMD-Arbeiten, an die ich denken kann, besteht darin, ihn zu verwenden, um zu verhindern, dass Komponenten während des Ofen-Reflows herunterfallen.