Bauteil- und Magnetfixierung auf Leiterplatten
Anwendungsfeld: Verarbeitung
Bild: Seitenansicht einer Leiterplatte mit Elektrolytkondensator, Magnet und Spule
Anwendungsbeschreibung zur Bauteilfixierung
Bauteile sicher fixieren – Warum ist das wichtig?
Schwere, hohe oder schwingungsanfällige Bauteile auf Leiterplatten – etwa Elektrolytkondensatoren, Spulen, Transformatoren, Magnete oder Stecker – werden durch ihre Lötstellen allein oft nicht dauerhaft ausreichend abgestützt. In Fahrzeugen, E-Bike-Antrieben, Maschinen oder Industrieelektronik können Vibrationen und Stöße zu Lötstellenbrüchen, Haarrissen und Kontaktverlust führen. Eine Silikonkehle am Bauteilfuß nimmt Bewegungen auf, dämpft Schwingungen und entlastet die Lötstelle.
Für diese Anwendung eignen sich vor allem standfeste 1K-RTV-Silikone. Sie härten bei Raumtemperatur aus, werden ohne Ofen klebfrei und haften primerlos auf FR4, Metall, Keramik, Glas und vielen Kunststoffen. Da sie weich und elastisch bleiben, übertragen sie nur geringe mechanische Spannung auf empfindliche Bauteile. Das ist besonders bei weichmagnetischen Kernen und Magneten wichtig, deren Eigenschaften sich unter Verspannung verändern können. Je nach Anforderung stehen zudem Typen mit UL 94 V-0 und kontrollierter Flüchtigkeit für kontaktnahe Anwendungen zur Verfügung. Die Verarbeitung reicht von der Handspritze bis zur Dosieranlage aus dem 20-Liter-Pail.
Fixieren heißt nicht verspannen: Ein weichbleibendes Silikon sichert das Bauteil gegen Vibration, ohne Lötstellen oder magnetische Eigenschaften durch Eigenspannung zu belasten.
tewipack bietet für die Bauteilfixierung unter anderem die 1K-Silikone DOWSIL™ 744, 3165, SE 9168, 7091 und 3145 von Dow an – als Tube, Kartusche oder Pail für manuelle und automatisierte Dosierung. Für Magnetanwendungen in elektrischen Maschinen stehen außerdem HTV-Silikone zur Verfügung. Wenn zusätzlich Wärme abgeführt werden soll, finden Sie passende Lösungen unter Thermal Management, für den vollständigen Schutz elektronischer Baugruppen unter Elektronikverguss.
Vorteile von Silikonklebstoffen für die Bauteilfixierung
Gegenüber Epoxid- und Acrylatklebstoffen oder mechanischen Halterungen bieten 1K-Silikone bei der Bauteilfixierung folgende Vorteile:
- dauerelastisch – dämpft Vibration und Stoß, statt Belastungen in die Lötstelle einzuleiten
- spannungsarm bei empfindlichen Bauteilen wie Ferriten, Magneten oder Glasbauteilen
- Raumtemperaturhärtung und schnelle Klebfreiheit – kein Mischen, kein Ofen erforderlich
- standfest und nicht fließend für saubere Kehlen am Bauteilfuß
- UL 94 V-0 verfügbar, z. B. bei DOWSIL™ SE 9168 und DOWSIL™ 3165
- kontrollierte Flüchtigkeit zum Schutz von Kontakten und Relais
- gute Haftung ohne Primer auf FR4, Metallen, Keramik, Glas und vielen Kunststoffen
- geeignet für Einsatztemperaturen von –45 °C bis +200 °C, einzelne Typen darüber hinaus
- verfügbar von der 90-ml-Tube über die 310-ml-Kartusche bis zum 20-Liter-Pail für Dosieranlagen
Anforderungen an Klebstoffe zur Bauteilfixierung
In Fixierprojekten entscheidet meist nicht allein die Klebfestigkeit. Diese sechs Kriterien sind bei der Auswahl besonders wichtig:
Standfestigkeit
Die Silikonkehle muss am Bauteilfuß stabil stehen bleiben und darf weder unter das Bauteil noch auf benachbarte Kontakte laufen. In der Praxis werden dafür überwiegend pastöse, nicht fließende Typen eingesetzt. Fließfähige Produkte eignen sich nur für gezielten Unterfluss.
Spannungsarmut
Weichmagnetische Kerne und Magnete reagieren empfindlich auf mechanische Spannung. Ein niedriger E-Modul und geringe Aushärtespannung sind hier oft wichtiger als maximale Festigkeit.
Brandschutz
Bei Netzteilen, Steuerungen und Transformatoren wird häufig UL 94 V-0 gefordert. Dadurch kommt nur eine begrenzte Auswahl gelisteter Produkte infrage. Vor einer Bemusterung sollte der aktuelle Listungsstand geprüft werden.
Temperaturbereich
Standardtypen decken typischerweise –45 °C bis +200 °C ab. Anforderungen wie –60 °C sind häufig nicht im Datenblatt ausgewiesen und sollten über Herstellerfreigaben oder eigene Tieftemperaturversuche abgesichert werden.
Gebinde und Dosierung
Für Muster reicht oft die Handspritze aus der Kartusche, für die Serie ist meist eine automatische Dosieranlage mit Pail-Versorgung sinnvoll. Steigende Bedarfe müssen frühzeitig in Materialversorgung und Anlagenauslegung eingeplant werden.
Haltbarkeit
RTV-Silikone sind ab Produktion in der Regel rund zwölf Monate haltbar, bei Anlieferung werden oft nur 180 Tage garantiert. Einkauf und Lagerhaltung sollten daher eng am tatsächlichen Verbrauch ausgerichtet werden – besonders bei kühlpflichtigen HTV-Produkten.
RTV oder HTV – welcher Silikontyp passt zur Anwendung?
RTV-Silikone (raumtemperaturvernetzend) wie DOWSIL™ 744, 3165, SE 9168 oder 7091 sind die Standardlösung für Elkos, Spulen, Stecker und andere Bauteile auf Leiterplatten. Sie lassen sich aus Tube, Kartusche oder Pail dosieren, werden in kurzer Zeit klebfrei und benötigen keinen Ofen.
HTV-Silikone (hochtemperaturvernetzend) wie DOWSIL™ Q3-6611 werden eingesetzt, wenn Magnete auf laminierten Blechpaketen in elektrischen Maschinen auch bei höheren Betriebstemperaturen zuverlässig fixiert werden müssen. Diese Produkte sind kühlpflichtig, werden per Spritzendosierer appliziert und im Ofen vernetzt. Wenn neben der Fixierung auch Wärmeableitung gefordert ist, kommen wärmeleitende Silikonklebstoffe infrage.
Aus der Praxis: Bauteilfixierung in tewipack-Projekten
Aus über 1.000 dokumentierten Klebeanwendungen aus der tewipack-Projekthistorie stammen diese Beispiele mit Dow-Produkten. Kunden- und Produktnamen Dritter werden nicht genannt.
Industrieelektronik
Magnet auf Leiterplatte gegen Vibration gesichert
Ein Magnet auf einer Leiterplatte wird gegen Vibration gesichert – dosiert aus 20-Liter-Pails auf einer automatisierten Dosieranlage. Der Bedarf steigt über die Laufzeit von rund 160 auf bis zu 600 Liter pro Jahr. Entscheidend war daher nicht nur das Material, sondern auch die Klärung der Haltbarkeit im Serienprozess.
Lösung: DOWSIL™ 744 RTV weiß im 20-Liter-Pail, erste Lieferung für die Vorserie erfolgt.
Bedarf: 160 bis 600 l/Jahr
Die Umstellung auf Großgebinde und Dosieranlage war die eigentliche Kernaufgabe
E-Bike-Antrieb
Baugruppen mit Formed-in-Place-Raupe gegen Schwingung gesichert
Baugruppen auf Leiterplatten eines E-Bike-Antriebs werden mit einer 1K-RTV-Raupe gegen Schwingung fixiert. Eine Dichtfunktion ist nicht erforderlich, da das Gehäuse ultraschallverschweißt wird. Im Fokus stand die Lagerfähigkeit: zwölf Monate ab Produktion, bei Anlieferung jedoch nur 180 Tage garantiert.
Lösung: DOWSIL™ 7091 schwarz.
Beschaffung und Lagerhaltung müssen eng am Verbrauch ausgerichtet sein
Elektrische Maschine
Magnete auf laminiertem Blechpaket mit HTV-Silikon fixiert
Auf dem Teilpol einer elektrischen Maschine für Gaskraftwerke werden Magnete auf laminierten Blechpaketen fixiert. Der Serienprozess folgt der Vorgabe des abgebenden Werks. Das eingesetzte HTV-Silikon ist ein Tiefkühlartikel und muss gekühlt gelagert sowie transportiert werden; über Feiertage wird der Versand ausgesetzt. Die Applikation erfolgt per Spritzendosiergerät.
Lösung: DOWSIL™ Q3-6611 (HTV) mit Spritzendosiergerät.
Gebinde: 3,2 bis 3,6 kg
Kühlkette und Verfügbarkeit bestimmen den Prozess entscheidend mit
Sensorik
Weichmagnetischen Kern spannungsarm fixieren
Ein weichmagnetischer Kern soll in einer Baugruppe fixiert werden, ohne mechanische Verspannung. Bereits geringe Spannungen können die magnetischen Eigenschaften messbar verschlechtern. Deshalb wurde ein weichbleibendes 1K-RTV-Silikon gewählt.
Bemustert: DOWSIL™ 7091.
Bei Ferriten ist der E-Modul häufig wichtiger als die reine Festigkeit
Leiterplattenfertigung
Silikonersatz mit –60 °C und Shore A35
Neben einem Edge-Bonding mit 2K-Epoxid sollte ein RTV-Silikon ersetzt werden. Gefordert waren –60 °C bis +200 °C, Shore A35 bis A42, UL-HB und ein Bedarf von 600 Kartuschen pro Jahr. Kandidaten waren DOWSIL™ 744, 7091 und SE 9168 – bei keinem dieser Produkte ist –60 °C im Datenblatt ausgewiesen.
Befund: Die untere Temperaturgrenze muss über Herstellerfreigabe oder eigene Tieftemperaturversuche abgesichert werden.
Elektronik-Equipment
Montageklebung mit UL 94 V-0
Für eine Montageklebung an Elektronik-Equipment war die Brandschutzklassifizierung UL 94 V-0 die zentrale Anforderung. Dadurch wurde die Produktauswahl deutlich eingegrenzt. Nicht die Klebleistung, sondern die Zulassung war ausschlaggebend.
Bemustert: DOWSIL™ SE 9189 und DOWSIL™ SE 9168.
Produktempfehlungen zur Bauteilfixierung
Hier finden Sie eine Auswahl an 1K-Silikonklebstoffen für Leiterplatten. Weitere verfügbare Produkte finden Sie in unserem Online-Shop unter DOWSIL™ sowie in der Kategorie Elektronik-Klebstoffe.
Ihr Ansprechpartner
Bei technischen Fragen zu Ihrer Anwendung oder unseren Produkten wenden Sie sich gerne an:
Philipp Dengel
Technischer Berater / Labor
Produktinfos zur Bauteilfixierung herunterladen
Häufige Fragen
Epoxidharze sind hart und leiten Vibrationen eher in die Lötstelle ein. Heißkleber kann bei höheren Betriebstemperaturen erweichen und altert oft schneller. Silikone bleiben im Bereich von –45 °C bis +200 °C elastisch, dämpfen Schwingungen und belasten empfindliche Bauteile nicht unnötig. Gerade bei Ferriten und Magneten ist das ein wesentlicher Vorteil.
Als grober Richtwert genügt häufig eine Kehle von etwa einem Drittel der Bauteilhöhe, umlaufend oder an zwei gegenüberliegenden Seiten. Wichtiger als die reine Menge ist eine gute Benetzung von Bauteil und Leiterplatte. Die Kehle sollte nicht unter das Bauteil laufen und keine Kontakte überdecken.
Wenn die Baugruppe selbst eine UL-Prüfung durchläuft, etwa bei Netzteilen, Steuerungen oder Geräten für den US-Markt, wird die Brandklasse des Klebstoffs häufig mitbewertet. DOWSIL™ SE 9168 und DOWSIL™ 3165 sind UL 94 V-0 gelistet. Andere Produkte erreichen UL 94 HB oder verfügen über keine entsprechende Listung.
Flüchtige Siloxane können sich auf Kontakten ablagern. Produkte mit kontrollierter Flüchtigkeit wie DOWSIL™ SE 9168 oder SE 9187 L reduzieren dieses Risiko deutlich. Bei sensiblen Anwendungen helfen zusätzlich eine räumliche Trennung oder eine Ausgasungsphase vor dem Schließen des Gehäuses.
Standfeste 1K-Silikone sind bei Raumtemperatur oft nach 10 bis 30 Minuten klebfrei und damit handhabbar. Die vollständige Durchhärtung kann je nach Kehlenstärke bis zu 24 Stunden dauern. Wärme beschleunigt den Prozess; DOWSIL™ 3165 ist speziell für die wärmebeschleunigte Inline-Verarbeitung ausgelegt.
Fassfolgeplatte und Innendurchmesser der Materialführung müssen zum Gebinde passen. Das Material sollte vor Feuchtigkeit geschützt und der Verbrauch so geplant werden, dass die Haltbarkeit von rund zwölf Monaten sinnvoll genutzt wird. tewipack stimmt Gebinde, Dosieranlage und Abrufplanung gemeinsam mit Ihnen und dem Anlagenbauer auf die Anwendung ab.