Warum ein Polyurethan-Vergussharz einem Epoxidharz vorziehen?

Die meisten heute verwendeten Harzsysteme sind äußerst komplexe Produkte mit aufwendigen chemischen Formulierungen. Prozesseigenschaften und Endeigenschaften werden in der Regel vom Hersteller an die Anforderungen des Kunden angepasst, was ein hohes Maß an Geschick, Wissen und Erfahrung erfordert. Und doch ist die Harztechnologie ein oft vernachlässigter Bereich in der Elektronikfertigung. In den letzten Jahren gab es eine Reihe bedeutender Entwicklungen bei der Materialformulierung und -verwendung, die dazu geführt haben, dass äußerst wirksame neue Produkte auf den Markt gebracht wurden. Epoxidharze sind seit langem die Favoriten zum Vergießen und Einkapseln, aber da die Formulierer schnell an die Grenzen dessen stoßen, was mit diesen Materialien erreicht werden kann, haben sie sich der Polyurethanchemie zugewandt. In der Kolumne dieses Monats werde ich mir Produkte auf Polyurethanbasis ansehen, die sich schnell zu den Harzen der Wahl für diejenigen entwickeln, die eine hohe Leistung zu einem kostengünstigen Preis benötigen.

Was sind die wesentlichen Unterschiede zwischen PU- und Epoxid-Vergussharzen?

Der Hauptunterschied zwischen den beiden wäre Flexibilität und Härte; Epoxidharze sind in der Regel viel steifer und zäher als Polyurethane und bieten eine hervorragende Abdichtung und einen hervorragenden Schutz vor eindringendem Wasser für die Baugruppen, die sie einkapseln. Polyurethane sind dagegen in der Regel etwas weicher und flexibler, was sie oft toleranter macht, wenn es um die Belastung empfindlicher Komponenten während des Verfahrens geht Temperaturwechsel.

Diese Unterschiede können auch Einfluss auf die Temperaturen haben, für die die Harze geeignet sind. Beispielsweise sind Epoxidharze normalerweise nicht für Temperaturen unter -40 °C geeignet, da sie zu spröde werden, während Polyurethane für Temperaturen bis zu -60 °C geeignet sein können. Am oberen Ende der Temperaturskala sind Polyurethane nur bis etwa 130 °C, in Ausnahmefällen bis 150 °C (wie unser UR5645) geeignet, während Epoxidharze noch höher, über 200 °C, eingesetzt werden können.

Waren Sie jemals davon überzeugt, dass ein Epoxidharz die beste Lösung wäre, aber ein PU-Harz hat sich durchgesetzt?

Dies ist normalerweise nicht der Fall, wenn wir von Anfang an mit einem Hersteller zusammenarbeiten. Normalerweise ist es klar, sobald wir mit ihnen zusammengearbeitet haben, um ihre wichtigsten Anforderungen und Endanwendungsparameter zu ermitteln und zu beurteilen, welche Chemie am besten geeignet wäre. Tatsächlich sind wir oft in der Lage, die Auswahl auf ein oder zwei spezifische Harze einzugrenzen, die wir dann in die Testphase bringen. Wir haben es jedoch in der Vergangenheit erlebt, wenn ein Hersteller ohne unsere fachliche Beratung ein Harz für sich selbst ausgewählt hat und feststellt, dass seine Harzauswahl in der Praxis nicht gut funktioniert. Als Beispiel: Ein Rettungsdienst vergoss für einen OEM Geräte zur Fernentriegelung von Fahrzeugen und hatte selbst ein Epoxidharz für seine Geräte ausgewählt. Als die Einheiten die Temperaturwechselphase der Zulassungstests erreichten, wurde festgestellt, dass viele Einheiten ausfielen, und weitere Untersuchungen ergaben, dass dies daran lag, dass Komponenten von der Platine abgezogen wurden. Was hier geschah, war, dass das starre, unflexible Epoxidharz gut an der Baugruppe haftete, sich jedoch aufgrund eines CTE-Unterschieds in einem anderen Ausmaß ausdehnte und zusammenzog als die Platine und die Komponenten, was so viel Spannung verursachte, dass die Lötstellen brachen. Wir empfahlen stattdessen, unser UR5604-Harz zu testen, bei dem es sich um ein robustes, aber flexibles Polyurethan handelt. Bei der Verwendung von UR5604 stellten sie fest, dass es bei thermischen Wechseln zu keinen Ausfällen kam, da sich dieses bei schnellen Temperaturänderungen besser mit der Baugruppe verbiegen konnte.

Haben Sie ein „beliebtestes“ Harz und warum ist das so?

Das ist eine knifflige Frage, viele unserer Harze sind sehr beliebt, aber wenn ich bestimmte Harze hervorheben müsste, wären es unsere Allzweckharze ER2188 und UR5604, weil sie ausgezeichnete „Allrounder“-Harze sind. ER2188 ist ein zähes und starres Epoxidharz, während UR5604 ein flexibleres Polyurethan ist, das jedoch für viele Umgebungen immer noch robust genug ist. Beide sind flammhemmend gemäß UL94 V-0 und verfügen über eine gute Wärmeleitfähigkeit, um eine Wärmeableitung von heißen Stellen in der Baugruppe weg zu ermöglichen. Im Gegensatz zu vielen anderen Harzen mit guter Wärmeleitfähigkeit verfügen sie über eine hervorragende Fließfähigkeit, sodass sie auch in eng beieinander liegenden Einheiten verwendet werden können, bei denen das Harz in kleine Lücken fließen muss. Beide Harze bieten eine hervorragende elektrische Leistung und Durchschlagsfestigkeit sowie einen hervorragenden allgemeinen Umweltschutz. All diese Eigenschaften machen sie zu einem hervorragenden Ausgangspunkt für viele Anwendungen.

In den Anfängen des Vergießens und Verkapselns waren Epoxidharze sicherlich das Material der Wahl. Da die Epoxidharztechnologie in den letzten Jahren jedoch tendenziell ausgereifter geworden ist und die meisten spannenden Entwicklungen in der Harztechnologie jetzt in der Polyurethanchemie stattfinden, findet nach und nach eine Umstellung der Verwendung statt. Mittlerweile dominieren Polyurethanharze immer mehr und nehmen Epoxidharzen zunehmend Marktanteile ab. Bitte wenden Sie sich an einen unserer technischen Support-Mitarbeiter, um mehr darüber zu erfahren, wie Harze in Ihre Anwendung implementiert werden können.

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