Strukturklebungen in der Elektronik Epoxidharzklebstoff für thermisch und chemisch belastete Verbindungen

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Ruderer Klebetechnik GmbH

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Kisling AG

Sind Sensoren, Kommunikationsbauteile oder elektronische Baugruppen hohen Temperaturen, Chemikalien und mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, stoßen viele Verbindungstechniken an ihre Grenzen. Ein 2-K-Epoxidharzklebstoff kann hochfeste und formstabile Verbindungen schaffen.

Für Sensorverklebungen, elektronische Kommunikationsbauteile und Baugruppen in Transport-, Luftfahrt- und Industrieanwendungen sind Epoxidharzklebstoffe besonders dann interessant, wenn eine Verbindung dauerhaft mechanisch belastbar sowie temperatur- und chemikalienbeständig sein muss. Gegenüber flexiblen Klebstoffsystemen können sie höhere strukturelle Festigkeit und geringeren Schrumpf bieten. Im Vergleich zu mechanischen Fügeverfahren ermöglichen sie außerdem flächige Verbindungen unterschiedlicher Werkstoffe, ohne Bohrungen oder Wärmeeintrag. Ruderer Klebetechnik beschreibt mit Technicoll 9464 einen 2-K-Epoxidharzklebstoff für solche Anwendungen.

Nicht jeder Klebstoff passt zu jeder Baugruppe

Epoxidharz ist dabei nicht grundsätzlich die bessere Lösung für jede Anwendung. Flexible Silikon- oder Polyurethanklebstoffe können sinnvoller sein, wenn Bauteile Bewegungen, Vibrationen oder unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen ausgesetzt sind. Schnell härtende Klebstoffe bieten Vorteile bei kurzen Taktzeiten. Epoxidharze spielen ihre Stärken dagegen vor allem bei strukturellen Verbindungen aus, die hohe Festigkeit, Formstabilität und Beständigkeit gegenüber Temperatur und Medien erfordern.

Ein weiterer Vorteil gegenüber Schrauben, Nieten oder Schweißverbindungen liegt in der Möglichkeit, unterschiedliche Materialien spannungsarm miteinander zu verbinden. Das ist beispielsweise bei Metall-Composite-Verbindungen oder bei Bauteilen mit komplexen Geometrien relevant. Die Klebung verteilt die Kräfte über eine größere Fläche und kommt ohne zusätzliche Bohrungen oder lokalen Wärmeeintrag aus.

Nach Angaben des Herstellers kann Technicoll 9464 dauerhaft bei Temperaturen zwischen –40 und 150 °C eingesetzt werden. Kurzzeitig soll der Klebstoff Temperaturen bis 180 °C standhalten. Damit kommt er auch für Anwendungen infrage, bei denen nach dem Fügen noch eine Pulverlackbeschichtung erfolgt. Zudem beschreibt Ruderer das Produkt als beständig gegenüber Ölen, Kraftstoffen und verdünnten Säuren sowie als alterungsbeständig und ausgasungsarm.

Für Materialmix und definierte Klebespalte

Der pastöse, schwarze Klebstoff eignet sich laut Hersteller für Metalle wie Aluminium, Stahl, Edelstahl und verzinkten Stahl sowie für Duromere und Faserverbundwerkstoffe wie GFK, CFK und SMC. Auch Glas, Keramik, Holzwerkstoffe und ausgewählte weitere Materialien lassen sich damit verbinden. Der Klebstoff ist fugenfüllend und soll nur gering schrumpfen. Eingemischte Glaskugeln mit einem Durchmesser von 200 µm unterstützen dabei einen definierten Klebespalt. Das kann helfen, die Klebstoffschicht im Fertigungsprozess gleichmäßiger aufzubringen und die Ergebnisse besser zu reproduzieren.

Für Elektronik- und Sensoranwendungen können außerdem das ausgasungsarme Verhalten und das selbstverlöschende Brandverhalten relevant sein. Ruderer gibt an, dass Technicoll 9464 Anforderungen nach EN 45545-2 für den Schienenverkehr sowie nach FAR 25.853 und ABD0031 (AITM) für Luftfahrtanwendungen erfüllt. Die Angaben beziehen sich auf die vom Hersteller genannten Prüf- und Einsatzbedingungen und müssen für die konkrete Baugruppe qualifiziert werden.

Aushärtung ist Teil der Prozessplanung

Die Verarbeitungszeit liegt nach Herstellerangaben bei rund 120 Minuten. Eine Verarbeitungsfestigkeit wird nach etwa acht Stunden erreicht, die vollständige Aushärtung dauert mehrere Tage. Das schafft Zeit für das Positionieren und Fügen komplexer Bauteile, kann bei kurzen Taktzeiten jedoch zusätzliche Prozessschritte oder Zwischenlagerung erforderlich machen.

Ob der Klebstoff für eine elektronische Baugruppe geeignet ist, hängt deshalb nicht allein von der Endfestigkeit ab. Entscheidend sind unter anderem die Werkstoffkombination, die Oberflächenvorbereitung, die Klebespaltgeometrie, thermische Zyklen, Medienkontakt, Alterung und die gewünschte Reparierbarkeit. Ruderer verweist dafür auf anwendungstechnische Beratung sowie Testverklebungen, Klimawechsel- und Alterungstests. (sb)

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