Elektronische Vergussmassen sind isolierende und schützende Materialien, die zum Verguss von elektronischen Bauteilen, Leiterplatten, Steckverbindern und Baugruppen in unbemannten Systemen verwendet werden. Epoxidharz, Polyurethan, Silikon und spezielle Vergussmaterialien können Elektronik vor Feuchtigkeit, Verunreinigungen, Vibrationen, elektrischen Leckströmen und Temperaturwechselbeanspruchungen schützen.
Auf dieser Seite finden Sie Hersteller von Vergussmassen sowie Lösungen für Flugsteuerungen, Missionscomputer, Motorantriebe, Nutzlasten und Kabelanschlüsse.
Lesen Sie den Technologieübersicht
Elektronische Vergussmassen sind Isoliermaterialien, die dazu dienen, elektronische Bauteile, Leiterplatten, Steckverbinder und Baugruppen mit einem schützenden Harz oder Elastomer zu umhüllen. Nach dem Aushärten kann eine Vergussmasse dazu beitragen, empfindliche Hardware vor Feuchtigkeit, Verunreinigungen, Vibrationen, elektrischen Leckagen und anderen Umweltbelastungen zu schützen, denen unbemannte Plattformen ausgesetzt sind.
Die Auswahl der richtigen Vergussmasse für die Elektronik erfordert einen Kompromiss zwischen Umweltschutz und elektrischen, mechanischen, thermischen sowie fertigungstechnischen Anforderungen. Unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs), unbemannte Bodenfahrzeuge (UGVs), autonome Wasserfahrzeuge und Robotersysteme können zusätzliche Anforderungen an Vergussmaterialien für die Elektronik stellen, darunter geringes Gewicht, Temperaturwechselbeanspruchung, Eintauchen, Stöße, Vibrationen und begrenzte Wartungsmöglichkeiten.
Ein Epoxid-Vergussmittel bietet in der Regel eine hohe Haftfestigkeit, elektrische Isolierung, chemische Beständigkeit und eine vergleichsweise starre ausgehärtete Struktur. Epoxid-Vergussmassen eignen sich für den Verguss von Leiterplatten (PCBs), Leistungsmodulen, Sensoren und Baugruppen, die eine mechanische Verstärkung erfordern. Ingenieure müssen die Aushärtungsschrumpfung, die Exothermie, die Steifigkeit sowie Unterschiede in der Wärmeausdehnung zwischen dem elektrischen Epoxidharz und den vergossenen Bauteilen berücksichtigen, insbesondere bei wiederholten Temperaturwechseln.
Polyurethan-Werkstoffe bieten im Allgemeinen eine höhere Flexibilität als starre Epoxidharzformulierungen und können Vibrationen, Stöße sowie Bewegungen zwischen unterschiedlichen Materialien ausgleichen. Dadurch eignet sich Polyurethan-Verguss für die Elektronik dort, wo eine Abdichtung gegen Umwelteinflüsse ohne übermäßige mechanische Belastung erforderlich ist. Die Beständigkeit gegenüber Wasser, Chemikalien, Temperaturen und Hydrolyse sollte für die vorgesehene Einsatzumgebung des unbemannten Systems bewertet werden, insbesondere bei längerem Betrieb unter feuchten Bedingungen oder im Unterwasserbetrieb.
MT382 – flexibles Epoxid-Vergussmittel für Elektronik von Permabond
Ein Silikon-Vergussmittel kann elektrische Isolierung bieten und bleibt dabei bei Temperaturschwankungen relativ flexibel. Silikonmaterialien eignen sich besonders dort, wo empfindliche Bauteile durch ein härteres Vergussmaterial beansprucht werden könnten. Ihre Eigenschaften sind für Vergussanwendungen in der Luft- und Raumfahrt, in der Sensorelektronik, bei Leistungsbaugruppen sowie bei erheblichen Temperaturwechselbeanspruchungen geeignet, wobei jedoch Haftfestigkeit, chemische Verträglichkeit, mechanische Festigkeit und Permeabilität je nach Rezeptur variieren.
Spezialverkapselungsmaterialien für die Elektronik erfüllen Anforderungen, die Standardformulierungen aus Epoxid, Polyurethan oder Silikon möglicherweise nicht erfüllen. Dazu gehören beispielsweise UV-härtende Vergussmassen für eine schnelle Verarbeitung, Vergussmassen mit niedriger Viskosität für beengte Platzverhältnisse sowie optisch klare Vergussmassen für ausgewählte Sensor- oder optische Baugruppen. Verkapselungsmaterialien für den Hochfrequenzbereich (HF) erfordern unter Umständen kontrollierte dielektrische Eigenschaften, damit die Verkapselung die Hochfrequenzleistung nicht beeinträchtigt.
Autopiloten, Flugsteuerungen, Fahrzeugsteuergeräte und Missionscomputer können Vibrationen, Kondensation, Staub und wiederholten Temperaturschwankungen ausgesetzt sein. Das Vergießen von Elektronik kann eine physikalische und elektrische Barriere bilden, doch muss das Material auch wärmeerzeugende Prozessoren und Komponenten berücksichtigen, die einer Inspektion oder Reparatur bedürfen.
Batteriemanagementsysteme, Stromverteilungsplatinen, Wandler und Hochstromelektronik können von einem Schutz vor Feuchtigkeit und elektrischer Verschmutzung profitieren. Bei Vergussmassen für Batterien müssen die elektrische Isolation, das thermische Verhalten, die Materialverträglichkeit sowie die bei Normalbetrieb oder im Fehlerfall entstehende Wärme berücksichtigt werden. Gegebenenfalls sollten auch das Brandverhalten und die Wärmeausbreitung berücksichtigt werden.
Motorsteuerungen, elektronische Drehzahlregler und die Elektronik elektrischer Antriebe sind sowohl Vibrationen als auch konzentrierten thermischen Belastungen ausgesetzt. Eine wärmeleitende Vergussmasse kann dazu beitragen, Wärme in Richtung eines Gehäuses oder einer Wärmeverteilungsstruktur abzuleiten und gleichzeitig die elektrische Isolierung aufrechtzuerhalten. Die Wärmeleitfähigkeit allein reicht nicht aus, da der Übergangswiderstand, die Vergussdicke, die Gehäusekonstruktion und der gesamte Wärmepfad die Wärmeabfuhr beeinflussen.
Empfänger für globale Navigationssatellitensysteme (GNSS), Trägheitsnavigationselektronik, Funkgeräte und Datenverbindungsmodule erfordern Schutz, ohne die Signalintegrität zu beeinträchtigen. In der Nähe von HF-Schaltkreisen oder Antennen spielen die dielektrischen Eigenschaften, die Dicke und die Geometrie eines elektronischen Vergussmaterials eine Rolle, da das Vergussmaterial das elektrische Verhalten verändern kann.
Kameras, Umgebungssensoren, LiDAR-Elektronik (Light Detection and Ranging), akustische Systeme und andere Nutzlasten können robuste und hochempfindliche Elemente enthalten. Durch selektives Vergießen lassen sich Leiterplatten oder Kabelanschlüsse schützen, während Linsen, Öffnungen, Wandler, Kalibrierungsmerkmale und wartungsfähige Komponenten frei zugänglich bleiben.
Das Vergießen von Steckverbindern kann Kabelanschlüsse verstärken und dazu beitragen, Feuchtigkeit und Verunreinigungen fernzuhalten. Eine Vergussmasse für elektrische Steckverbinder sollte eine angemessene Haftung am Steckverbinder, an der Backshell, am Kabelmantel und an der Verkabelung gewährleisten und gleichzeitig Belastungen am Übergang zwischen flexiblem Kabel und starrer Hardware standhalten.
Autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs), ferngesteuerte Unterwasserfahrzeuge (ROVs), unbemannte Oberflächenfahrzeuge (USVs) und andere maritime Systeme erfordern unter Umständen, dass die Elektronik anhaltender Feuchtigkeit, Salzwasser und äußerem Druck standhält. Eine Unterwasser-Vergussmasse kann die Sensorelektronik, Kabelanschlüsse und interne Baugruppen schützen; jedoch müssen Wasseraufnahme, druckbedingte Verformung, Haftung, Hohlräume und Langzeitstabilität für die vorgesehene Tiefe und Einsatzdauer bewertet werden.
Eine Schutzbeschichtung bildet eine dünne Schutzschicht auf einer Leiterplatte, während beim Vergießen die Bauteile mit deutlich mehr Material umschlossen werden. Vergussmassen können eine stärkere mechanische Verstärkung und eine bessere Isolierung gegenüber der Umgebung bieten, erhöhen jedoch das Gewicht und können Inspektion, Wärmemanagement, Fehlerdiagnose und Reparaturen erschweren.
Vergießen und Verkapselung sind eng verwandte Verfahren, wobei die Terminologie je nach Anwendung variiert. Beim Vergießen wird üblicherweise ein Gehäuse oder ein definierter Hohlraum mit Harz gefüllt, während beim Umspritzen Material mithilfe einer Form und eines kontrollierten Prozesses um ein Bauteil herum aufgebracht wird. Die geeignete Methode hängt vom Produktionsvolumen, der Geometrie, den Werkzeugen, dem Materialverhalten und dem erforderlichen Schutz ab.
Eine vollständige Verkapselung maximiert die Abdeckung, kann jedoch die Masse, den Materialverbrauch und den Reparaturaufwand erhöhen. Beim teilweisen Vergießen wird der Schutz nur dort aufgebracht, wo er erforderlich ist, beispielsweise um Hochspannungskomponenten, Kabeleinführungen, empfindliche Leiterplattenbereiche oder vibrationsanfällige Teile herum. Dies kann für unbemannte Flugzeuge von großem Nutzen sein, bei denen Größe, Gewicht und Leistung (SWaP) eine Rolle spielen.
Das Vergießen muss die Abdichtung des Gehäuses nicht ersetzen. Entwickler können eine vergossene Leiterplatte oder einen vergossenen Steckverbinder mit Dichtungen, abgedichteten Gehäusen, Druckbarrieren und Schutzbeschichtungen kombinieren. Jede Schicht sollte eine definierte Funktion haben, um unnötigen Materialverbrauch und überflüssige Komplexität zu vermeiden.
Militär- und Luft- und Raumfahrtprogramme können bestimmte Materialien oder Qualifikationsanforderungen vorschreiben; daher sollten Beschaffungsunterlagen und plattformspezifische technische Anforderungen stets Vorrang haben.
Diese Normen bieten einen nützlichen Rahmen für die Beschaffung und Materialauswahl; die Konformität sollte jedoch stets anhand der jeweils geltenden Spezifikationsfassung, der Vertragsanforderungen, der Plattform und der vorgesehenen Betriebsumgebung bewertet werden.
Bei der Auswahl eines Vergussmaterials für Elektronik muss die ausgehärtete Masse als Teil der gesamten elektronischen und mechanischen Baugruppe betrachtet werden.
Die beste Vergussmasse ist daher anwendungsspezifisch und nicht einfach das Material mit dem höchsten Wert für eine einzelne mechanische, elektrische oder thermische Eigenschaft.
Wenn Sie entwerfen, bauen oder liefern Vergussmassen, Erstellen Sie ein Profil, um Ihre Kompetenzen zu präsentieren und mit Besuchern in Kontakt zu treten, die einen konkreten Bedarf an Ihren Lösungen haben.
Suche nach Unternehmen & Produkten
Abonnieren Sie den wöchentlichen eBrief
Die neuesten technischen Entwicklungen direkt in deinen Posteingang - schließe dich Tausenden von Ingenieurinnen und Ingenieuren an, die diesen Newsletter erhalten.