Auswahl und Einsatz schnell härtender Thermal Gap Filler

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Hinweise zur Handhabung von Gap Fillern

Das Aushärten von 2-Komponenten-Gap-Fillern beginnt mit dem Zusammenmischen der beiden Komponenten. Die Verarbeitungszeit ist definiert als die Zeit, in der sich die Viskosität nach dem Zusammenmischen verdoppelt. Sie hängt vor allem von der Temperatur ab: über 25 °C verringert sie sich; unter 25°C ist sie länger. Die Aushärtezeit eines 2-Komponenten-Materials ist definiert als die Zeit, in der 90% Aushärtung nach dem Zusammenmischen erreicht sind. 2-Komponenten-Gap-Filler härten bei Raumtemperatur (25 °C) aus. Die Aushärtezeit lässt sich verkürzen, indem die Temperatur erhöht wird. Die Materialien sind für verschiedene Verarbeitungs- und Aushärtezeiten erhältlich.

Obwohl Gap Filler nicht als strukturelle Klebstoffe entwickelt wurden, bringen sie nach dem Aushärten eine leichte Klebefunktion zwischen benachbarten Komponenten mit sich. Damit bleibt das Material an Ort und Stelle, was ein Ausdringen bei wiederholten Temperaturzyklen verhindert.

Die Haftung wird durch die Oberflächenreinheit, Geometrie und Textur beeinflusst. Beim Einsatz von Gap Fillern sollten daher alle Oberflächen gründlich gereinigt und mit einem Lösungsmittel entfettet werden. Die Oberflächen sollten vollständig trocknen bevor der Gap Filler dosiert wird.

Gap Filler auf Silikon-Basis sind für einen Einsatz im Temperaturbereich von –60 bis 200 °C ausgelegt – und das für längere Zeit. Für bestimmte Anwendungen ist es jedoch von Vorteil, die Leistungsfähigkeit und das Verhalten des Materials am unteren und oberen Ende des Temperaturbereichs zu testen. Damit lässt sich die Eignung des Materials für diese Bedingungen sicherstellen.

2-Komponenten-Materialien müssen im Verhältnis 1:1 gemischt werden. Als Mischhilfe gibt es elektrostatische Einweg-Mischdüsen aus Kunststoff, womit sich komplizierte Messeinrichtungen erübrigen. Diese lassen sich an den Enden der Patronen automatischer Dosieranlagen befestigen. Sie mischen die beiden Komponenten automatisch im gewünschten Verhältnis zusammen.

Bei neu angeschlossenen Behältern empfiehlt sich das Spülen der elektrostatischen Mischeinrichtung bis eine einheitliche Farbe erreicht ist. Dies gewährleistet das richtige 1:1-Mischungsverhältnis. Soweit nicht anders angegeben, sind Mischdüsen mit mindestens 21 Mischelementen empfohlen, um eine ordnungsgemäße Durchmischung zu erzielen. Um konsistente Materialeigenschaften und Materialfunktionen sicherzustellen, sollten die 2-Komponenten-Systeme immer mit passenden Losnummern für beide Komponenten verwendet werden.

Dosierwerkzeuge und elektrostatische Mischeinrichtungen sind kostengünstige Möglichkeiten, eine Dosierung bei Mustern und geringen Stückzahlen vorzunehmen. Dazu gibt es manuell bedienbare Spritzpistolen für 50-, 200- und 400-ccm-Kartuschen sowie pneumatisch betriebene Spritzpistolen für 200- und 400-ccm-Kartuschen.

Bild 2 zeigt Beispiele verschieden großer 2-Komponenten-Behälter. Bei bestimmten Materialien kommt auch eine Abschirmung und Schablone zum Einsatz. Dabei müssen Anwender beachten, dass das Material beginnt, auszuhärten, während es sich noch auf der Abschirmung oder der Schablone befindet.

Automatische Dosierung garantiert die besten Ergebnisse

Die automatische Dosierung ist bei weitem der beste Ansatz für schnelle Fertigungslinien. Damit sind eine größere Reproduzierbarkeit sowie ein höherer Durchsatz möglich. Die Gap-Filler werden in großen Containern bis zu 37,8 l (10 Gallonen) angeboten, die so entworfen sind, dass ein schnelles und einfaches Be- und Entladen garantiert ist.

Enge Partnerschaften mit Zulieferern tragen dazu bei, die Vorlauf- bzw. Rüstzeiten von Anlagen zu minimieren. Kunden sind damit in der Lage, schneller zu agieren, sobald die Anforderungen an die Dosiervorrichtung feststehen. In sich rasch verändernden Märkten, wie der Consumer- und Automobilelektronik, ist Schnelligkeit ein wichtiger Aspekt. Schnell härtende Gap Filler stellen hier eine leistungsfähigere Alternative als herkömmliche Wärmemanagement-Materialien dar. Sie bieten eine Lösung bei miniaturisierten oder in hohen Stückzahlen gefertigten Baugruppen oder wenn der mechanische Druck, der auf Bauteile ausgeübt wird, verringert werden muss.

Da der Einsatz dieser Materialien in Automotoive-ECUs, in der Telekommunikations-Infrastruktur und in stromsparenden Vorschaltgeräten für Beleuchtungen immer weiter zunimmt, wurden Materialzusammensetzungen mit einer höherne Wärmeleitfähigkeit – zusätzlich zu besseren Benetzungseigenschaften und dünneren Klebefugen entwickelt.

Elektronikhersteller müssen zukünftig genau arbeitende automatisierte Dosieranlagen für Gap Filler in schnelle Fertigungslinien integrieren. Diese Herausforderung sollte sehr früh adressiert werden, da diese Art von Wärmemanagement-Materialien bald zur Norm in den wichtigsten Bereichen der Elektronikfertigung werden wird. //KR

* * Uwe Jessen ... ist als Vertriebsingenieur in der deutschen Niederlassung von Bergquist in Pinneberg tätig.

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