Welche Art von Klebstoff sollte ich für auf Leiterplatten montierte Komponenten verwenden, um Vibrationen zu vermeiden?
Antworten:
Meine Vorliebe:
Neutral aushärtender Silikonkautschuk als Langzeitvibrations- und Dichtungsmittel. Rechnen Sie mit einer Lebensdauer von mehr als 20 Jahren.
Wenn eine anfängliche mechanische Platzierung erforderlich ist, Heißkleber (Heißschmelzkleber) nur zum Festhalten von Dingen, während der Silikongummi aushärtet. [Heißkleber ist eine völlig unbefriedigende langfristige Lösung !!!].
Einzelheiten:
Für langfristige Überlebensfähigkeit, alles, was mehr mechanische Festigkeit als die Lötverbindungen benötigt liefern sollte ‚richtige‘ mechanische Beschränkungen wie Klammern, Befestigungsklammern usw. verwenden
In vielen Konsumgütern ist es jedoch üblich, größere mechanische Gegenstände "an Ort und Stelle zu halten" oder durch einen Klebstoff mechanisch zu halten. Richtig gemacht, ist dies eine legitime Herstellungsmethode, auch wenn sie manchmal von "richtigen" Designern missbilligt wird.
Asiatische Lösung: Die gebräuchlichste Methode bei asiatischen Produkten ist ein weißer Kleber, der eine harte weiße Keramikoberfläche erhält. Es hat gute Anfangsbindungsfähigkeiten und -festigkeit, ist schnell abbindend und versagt kläglich innerhalb eines Zeitraums von Monaten bis zu einem Jahr oder so.
Westliche Lösung: Die gebräuchlichste westliche Methode ist Heißkleber oder Schmelzkleber. Es hat gute Anfangsbindungsfähigkeiten, eine angemessene Festigkeit, setzt sich innerhalb der Abkühlungszeit ab (je nach Menge und Wärmeleitung einige zehn Sekunden bis Minuten) und versagt kläglich innerhalb eines Zeitraums von Monaten bis etwa einem Jahr. Die Leute benutzen es immer noch und sagen, wie gut es ist.
Eine hervorragende Lösung: Eine hervorragende Lösung ist neutral härtender Silikongummi. Nach dem Abbinden weist es gute Bindungsfähigkeiten auf - diese variieren je nach Material, für schwierige Materialien sind jedoch Grundierungen oder spezielle Varianten erhältlich. Es hat eine angemessene Festigkeit, aber einen niedrigen Modul (etwas dehnbar), sodass 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 Problem, solange der Klebstoff nicht vorhanden istWird verwendet, um die Objekte in Position zu halten, aber um die Vibrationsfestigkeit langfristig zu erhöhen. Die meisten Siliconkautschuke fließen während des Abbindens nicht, so dass die Abbindezeit unwichtig ist, mit der Ausnahme, dass die Oberfläche zuerst klebrig wird. "Skin over" tritt typischerweise in 10 bis 20 Minuten auf. Das Abbinden erfolgt durch Einwirkung von Luftfeuchtigkeit, so dass eine geringe Luftfeuchtigkeit längere Abbindezeiten verursacht. Die volle Abbindungsrate hängt von der Wasserdicke ab, wobei Raten von etwa 3 mm Tiefe pro 24 Stunden typisch sind.
Eine ausgezeichnete Kombination, bei der eine mechanische Retention oder Lokalisierung unter Verwendung des Klebstoffs erforderlich ist, besteht darin, einen "Tupfer" Heißschmelzkleber zu verwenden, um die Dinge zunächst an Ort und Stelle zu halten, und dann Silikonkautschuk als Langzeitbindemittel und Antivibrationsmittel zu verwenden.
Neben dem hervorragenden niedrigen Modul und der langen Lebensdauer eignen sich die SR hervorragend als Wasser- und Dichtungsmittel. Allerdings sind sie nicht wter Dampfdichtstoffe - ater Dampf wird durch SR mit der Zeit passieren - flüssiges Wasser gewohnt. Sie "atmen" also - was je nach Anwendung gut oder schlecht sein kann.
Beachten Sie, dass der Silikonkautschuk verwendet MUST seine neutrale Heilung wo Elektronik oder korrosionsempfindliche Komponenten verwendet werden. "Normal" SR ist säurehaltend und setzt beim Abbinden Essigsäure frei (riecht nach Essig). Dies ist in vielen Fällen "nicht schlecht", kann aber bei empfindlichen Anwendungen zu Korrosion führen.
Neutral Heilung Siliconkautschuken sind überall erhältlich und kosten wenig , wenn jede zusätzliche. Die meisten "Oxeme" heilen und setzen Oxeme und Methylalkohol frei. Ersteres kann zu Korrosion von blankem Kupfer führen. Oxemhärtung nicht für Polycarbonat geeignet - Alkoholhärtung verwenden.
Etwas teurere neutrale Heilmittel sind reine Alkoholheilmittel und setzen beim Abbinden Methylalkohol frei. Ein vernünftiger Umgang ist gut genug. Bei gleichzeitiger Verwendung von kg gut lüften :-).
Dow Corning bietet eine breite Palette von SRs an, die in den meisten Ländern erhältlich sind und über umfangreiche technische Daten verfügen. [Keine Verbindung zu Dow Corning, außer ein zufriedener Kunde zu sein].
Es gibt zahlreiche andere Klebstoffe, die ich für Sie arbeite. Cyanacrylatklebstoffe härten schnell aus (Superklebstoff, Elefantenklebstoff), was bei einigen Anwendungen zu einer Beschädigung der Oberflächen führen kann und bei einigen Oberflächen mit der Zeit zu einer Ablösung führen kann. Latex- und Kontaktklebstoffe haben einen niedrigen Modul und können nützlich sein. Es werden in der Regel Lösungsmittel verwendet, die nachteilige Auswirkungen haben können. Andere gibt es, aber ich habe festgestellt, dass Silikonkautschuk insgesamt der beste ist.
- Silikonkautschuk gegen Epoxidharz:
Epoxidharz (ER) habe ich nicht erwähnt, und Mike hat es Silikongummi (SR) vorgezogen. Epoxidharze sind sicherlich sehr nützlich. Sie sind mit "Topfzeiten (verwendbare Zeit vor dem Abbinden) von weniger als 1 Minute bis Stunden und einer Zeit bis zur vollständigen Aushärtung von etwa einer Stunde bis zu einem Tag oder so erhältlich. Erhöhte Temperaturen erhöhen die Aushärtungsrate und verringern die Topfzeit. ERs sind normalerweise" 2 Topf "- zwei verschiedene Komponenten werden kurz vor dem Gebrauch gemischt. SRs sind auch in Formulierungen mit 2 Teilen erhältlich, normalerweise mit schnellen Abbindezeiten (Minuten bis 10 Minuten - können vom Design her länger sein).
Ein Faktor, den ich als Vorteil angeführt habe, hat Mike als Nachteil angeführt. Wir sind beide richtig (und beide falsch? :-)) und es lohnt sich zu verstehen, warum.
Der Faktor ist "Modul". Der Modul (genauer gesagt "Elastizitätsmodul") ist das Verhältnis von Spannung zu Dehnung - das Ausmaß der Verformung, die pro ausgeübter Kraft auftritt. Es gibt verschiedene Modulmaße, die sich hauptsächlich auf Richtungsaspekte der Kräfte und Verformungen beziehen. Weitere Details finden Sie hier in diesem Wikipedia-Artikel zum Elastizitätsmodul. .
Siliconkautschuke haben einen "niedrigen Modul" - während die tatsächlichen Werte konstruktionsbedingt stark variieren können, sind die normalerweise auftretenden Werte "wesentlich" elastischer als typische Epoxidharze. Darin sind sich Mike und ich einig :-). Wie nützlich dies ist eine Diskussion.
Ein Epoxidharz wirkt im Allgemeinen wie eine Klammer oder ein Bügel oder ein mechanisches Befestigungssystem. Es befestigt die Komponente starr an einer Befestigung oder einer Leiterplatte usw. Typische Silikongummis sind keineswegs "geleeartig" - sie setzen sich zu einem steifen Gummi zusammen - typischerweise so flexibel wie ein weniger steifer Blockradierer - fest, aber nicht wie Beton. Die Härte einer Kautschukformulierung hängt nicht intuitiv mit dem Modul * zusammen, aber die beiden sind so miteinander verbunden, dass sie nützlich sind. Eine geeignete Härteskala für Kautschuke ist die "Shore A" -Härteskala. Autoreifen wären etwa Shore A 70 - ein eher steifer Gummi. Ein typisches Gummiband wäre Shore A 25-30 - ziemlich dehnbar. Es sind Siliconkautschuke erhältlich, die sich auf eines dieser Extreme einstellen, die meisten sind jedoch mittelschwer und tendieren in den meisten Fällen zur steifen Seite.
Überlegen Sie nun, ob Sie jemals auf einen Schwingungsdämpfer, einen Erdbebenschutz, eine stoßfeste Montage, eine automatische Motormontage usw. gestoßen sind - welche mechanischen Eigenschaften haben sie? Aus welchen Materialien würden Sie diese voraussichtlich herstellen?
Wenn eine Befestigung absolute Steifigkeit erfordert, keinen Grad an Biegung toleriert, fest und ohne Bewegung in Bezug auf die Befestigung montiert werden muss - dann ist Silikonkautschuk wahrscheinlich nicht das Befestigungsmaterial der Wahl.
Umgekehrt ist bei einer gewissen mechanischen Isolation von Vibrationen die Fähigkeit, Stößen und großen äußeren Bewegungen oder Kräften durch Verteilung der in Raum und Zeit einwirkenden Kräfte standzuhalten, die Minimierung der Vibrationsübertragung durch verlustbehaftete Übertragung von Vibrationsenergie, die Freiheit von Spannungsbrüchen und minimale mechanische Alterungsschäden sind wertvoll, dann sind Silikongummis ernstzunehmende Konkurrenten.
M Alin fragte, welche Dinge am meisten geklebt werden müssten.
Typischerweise sind dies
Schwere Gegenstände, die beim Aufprall erhebliche Kräfte ausüben (können Kondensatoren, lose Batteriekästen, ...
Leiterplatten in Steckplätzen, Randsteckern, Gegenständen, die bei ewiger Einwirkung "Schleudertrauma" bekommen können.
Einzelteile, die ausschließlich oder hauptsächlich vom Klebstoff zurückgehalten werden.
Im Wesentlichen Objekte, die sich unter Stößen oder Vibrationen bewegen und dabei Schaden nehmen können.
Gummistoßdämpfer - Bilder sind Live-Links
Wikipedia - Shore Durometer
Werkstoffe - Shore Härte
Shore A zu Shore D Vergleich (verdächtig!)
(* Eine Formel, die Shore A in etwa mit dem Elastizitätsmodul in Beziehung setzt, ist unten angegeben. In diesem Zusammenhang ist es unwahrscheinlich, dass sie nützlich ist.)
4 Jahre später hinzugefügt:
F: Ich verstehe nicht, dass Ihre gegensätzlichen Aussagen "die richtigen mechanischen Rückhaltesysteme [...] verwenden sollten. Richtig gemacht, ist dieser Klebstoff eine legitime Herstellungsmethode." Klebstoffe sind fantastisch, wenn sie, wie Sie bereits erwähnt haben, dafür ausgelegt sind. Wenn Sie mit "alles sollte Schrauben und Muttern verwenden" loslegen möchten, verweise ich Sie auf 3M, auf dessen Klebstoff die Oberfläche des höchsten Gebäudes der Welt haftet.
A: Ich habe nochmals gelesen oder überflogen, was ich geschrieben habe, um zu sehen, wie es zusammenpasst.
Ich bin damit einverstanden, dass Sie einen gewissen Widerspruch feststellen können, wenn Sie einige der Aussagen sowohl als semi-isolierte als auch als (boolesche) Aussagen zum absoluten Nennwert betrachten. Wenn Sie sowohl die ursprüngliche Frage als auch das, was ich als Ganzes geschrieben habe, nehmen, scheint es vernünftigerweise in Ordnung zu sein. Ich könnte ein paar Worte ändern, um ein paar teilweise Widersprüche zu beseitigen, aber ich denke, dass jeder, der nach Ratschlägen zu dem Thema sucht, der alles liest, eine äußerst gute Vorstellung davon bekommt, was ich sage :-)]].
Ich stelle fest, dass SRs (Siliconkautschuke) von guter Qualität eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahren haben und dass sie in dieser Rolle nützlich sind. Und ich bin mit der Idee einverstanden, dass eine ordnungsgemäß gestaltete ordnungsgemäß aufgebrachte Materialbahn ( B. Glas) kann während der gesamten Lebensdauer eines Gebäudes durch Klebstoff „sicher“ gehalten werden, wenn sich alle Annahmen als gültig herausstellen.
Aber ich weiß auch von Glasscheiben , die „gerade abgefallen“ Gebäude sind und hier (New Ealand) ein Mann zu Tode stürzte , als er auf einem Klebstoff beugte sich voller Geschoßhöhe Fensterscheibe gehalten , die dann :-( abfiel.
Dh "Richtiges Design" und "ordnungsgemäße Anwendung" sowie "gültige Annahmen" liegen oder sollten in den Fähigkeiten professioneller Designer liegen - und selbst sie verstehen es manchmal falsch.
Menschen, die Befestigungssysteme mit geringeren Ressourcen und Fähigkeiten "konstruieren", können sich im Allgemeinen viel sicherer darauf verlassen, dass sie mit mechanischen Befestigungsmitteln "das Richtige tun" als mit Klebstoffen.
Ich beschäftige mich seit einigen Jahren mit der Verwendung von Klebebefestigungen für möglicherweise 500.000 Produkte, die in einer Reihe von (chinesischen) Fabriken hergestellt wurden. Die Lektionen und Erfahrungen waren aufschlussreich :-).
Ja, Klebstoffe haben ihren Platz.
Ja, ich benutze sie.
Und ja, ich bin IMMER vorsichtig und mir bewusst, was passieren kann.
In meiner Zeit in der Luft- und Raumfahrtindustrie erforderten kleine Bauteile, die im Wesentlichen flach auf der Leiterplatte montiert waren (dh axiale Durchgangswiderstände, Dioden, DIP-ICs usw.), keine besondere Behandlung, ebenso wie SMD-Bauteile. Größere Bauteile wie Radialkondensatoren und auf der Leiterplatte montierte Bauteile (Transistoren usw.) wurden mit Epoxidharzkleber fixiert. Silikonkautschuk (RTV) wurde nur zum Sichern voreingestellter Topfschrauben verwendet, da er biegsam ist und keinen großen Schutz gegen Vibrationen bietet.
Die Leiterplatten wurden mit Schwingungsdämpfern (Nitrilkautschuk usw.) am Gehäuse befestigt. Konforme Beschichtungen boten wahrscheinlich auch einen leichten zusätzlichen Schutz.
Kleine SMDs benötigen wahrscheinlich keine mechanische Fixierung, da sie aufgrund ihres geringen Gewichts, oft Milligramm, kaum eine Kraft auf das Löten ausüben. (Ein 0402-Dünnfilm-Chip-Widerstand wiegt genau 1 mg.)
Bei größeren Bauteilen, wie z. B. großen Elektrolyten, würde ich keinen Leim verwenden, der elastisch bleibt . Diese Art von Kleber lässt das Teil immer noch vibrieren, allerdings mit einer geringeren Amplitude. Sogar bei diesen niedrigeren Amplituden können sie über einen langen Zeitraum dazu führen, dass Lötstellen aufgrund von Kriechen brechen .
Ein Kriechen kann auch bei einer nicht elastischen Befestigung auftreten, wenn das Löten beim Trocknen des Klebstoffs unter Spannung steht, dies ist jedoch nicht so schlimm wie die Schwingungsbeanspruchung.
Im Allgemeinen haben die meisten Geräte eine ausreichende Oberflächenspannung am Lot, um die Komponenten auch bei hohen Temperaturen und starken Vibrationen an Ort und Stelle zu halten. Am stärksten gefährdet wären die schweren und großen Bauteile. Wenn Sie irgendwelche großen SMD-Elektrolytkondensatoren haben, würde ich sie zusammen mit irgendwelchen Verbindern durchbohren.
Die einzige Verwendung von Klebstoff in SMD-Arbeiten, die ich mir vorstellen kann, ist die Verwendung, um zu verhindern, dass Komponenten während des Ofenrückflusses abfallen.