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Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion - Fertigungstechnik, Materialien und Qualitätsmanagement

Löt- und

Löt- und Verbindungstechnik Bild 5: das Schliffbild eines Nietkopfes aus PMMA links nach „DVS lang“ (verarbeitet bei 240°C), rechts nach bdtronic Richtlinie (verarbeitet bei 320°C) nach dem Warmumformverfahren. Bild 6: Festlegung und Einhaltung des optimalen Temperaturbereiches wichtig um die langzeitstabile Festigkeit und reproduzierbar einwandfreie Optik der Nietverbindung dauerhaft sicherzustellen. nen Schmelzpunkt, aber einen unter Umständen weit ausgeprägten Umformtemperaturbereich beginnend oberhalb der Glasübergangstemperatur. Es ist bei der Umformung eines amorphen Kunststoffniets zu beachten, eine ausreichend hohe Temperatur sowie eine entsprechende Umformkraft sicherzustellen. Bei zu geringer Umformtemperatur (hochviskose Schmelze) und geringem Umformgrad besteht die Gefahr, die Molekülketten beim Umformen zu orientieren und dabei in eine Zwangslage zu versetzen. Wird dieser Zustand beim Abkühlen eingefroren, kann es bei erneuter Erwärmung über die Glasübergangstemperatur zum Rückverformen des Niets kommen (auch bekannt als Memory-Effekt). Teilkristalline Thermoplasten können dagegen nur in einem kleinen Temperaturbereich umgeformt werden. Bei Überschreitung der Glasübergangstemperatur erweichen anfänglich nur die amorphen Werkstoffbereiche. Erst beim Erreichen des Schmelztemperaturbereiches lösen sich anschließend auch die kristallinen Bereiche auf. Dieser Temperaturbereich kann zur Umformung von teilkristallinen Thermoplasten genutzt werden, ist aber folglich wesentlich kleiner als bei amorphen Kunstter Prozesstemperatur kann die benötige Prozesszeit um ein Mehrfaches variieren. Das in Bild 4 gezeigte Schliffbild betrifft die Vernietung eines Nietdoms DVS lang mit dem Heißluftverfahren. Dieses Verfahren ermöglicht eine sehr homogene Ausbildung des Nietkopfes mit vollständiger Anbindung des geschmolzenen Materials an den Pinschaft und somit maximale Gefügestruktur und Festigkeiten. Beim Kunststoffnieten werden allerdings auch amorphe Thermoplaste verarbeitet. Dabei sind die unterschiedlichen Anordnungen der langkettigen und unvernetzten Makromoleküle (Polymere) zu berücksichtigen. Während amorphe Kunststoffe aus langen Fadenmolekülen bestehen, die eine ungeordnete Struktur aufweisen, besitzen teilkristalline Thermoplaste auch kristalline Werkstoffbereiche, die in einer amorphen Umgebung eingebettet sind. Diese weisen eine geordnete Struktur auf und gewährleisten eine hohe Steifigkeit des Kunststoffs beim Einsatz oberhalb der Glasübergangstemperatur. Durch den unterschiedlichen Molekülaufbau von amorphen und teilkristallinen Kunststoffen resultiert ein unterschiedliches Erweichungsverhalten. Amorphe Thermoplaste besitzen keistoffen. Da aufgrund der hohen Steifigkeit von teilkristallinen Thermoplasten (unterhalb der Schmelztemperatur) die Umformung des Kunststoffniets meist nur oberhalb der Schmelztemperatur erfolgt, können Rückverformungen (Memory Effekt) bei späterer Wärmeeinbringung nahezu ausgeschlossen werden. Amorphe Kunststoffe, wie etwa PC-Blends und PMMA, finden als transparente Werkstoffe Großteils Verwendung für Automobilbeleuchtungskörper sowie nichttransparent im Automobil-Cockpit oder für Karosserieanbauteile. Hier dürfen die Nietstellen optisch keinen Einfluss auf die Produktfunktion haben (etwa bei Streuscheiben oder Heckleuchten) und müssen auch bei konstanten, hohen Vibrationen spielfrei und somit geräuschfrei bleiben. Selbst lackierte oder chromierte Oberflächen können mit dem Nietverfahren verarbeitet werden. Bild 5 zeigt links das Schliffbild eines Nietkopfes aus PMMA nach DVS lang (verarbeitet bei 240 °C), rechts nach bdtronic- Richtlinie (verarbeitet bei 320 °C) nach dem Warmumformverfahren. Die Anbindung des geschmolzenen Schaftes ist bei der kürzeren bdtronic Geometrie vollständig erfolgt. Die Bruchkräfte sind ähnlich. Zur Verarbeitung von Vollnietpins mit 3 mm Außendurchmesser aus PMMA eignet sich alle drei Verfahren für die bdtronic-Geometrie sehr gut, und es können Festigkeiten von bis über 340 N erreicht werden. Für die DVSlang-Volumina ist das Heizstempelverfahren nicht empfehlenswert, da die Prozesszeiten ein Vielfaches über den Vergleichswerten liegen und dennoch eine deutlich geringere Festigkeit zu erwarten ist, aber das Warmumformverfahren ermöglicht bei einer Heizzeit von 4 s mit die höchste Festigkeit von fast 400 N. Bei den Abzugsprüfungen kam es hier in 60% der Fälle zum Pinbruch. Fazit Geometrie und Verfahren sind für die Vernietung von amorphen gegenüber teilkristallinen Kunststoffen wesentlich unkritischer, dennoch ist die Festlegung und Einhaltung des optimalen Temperaturbereiches wichtig um die langzeitstabile Festigkeit und reproduzierbar einwandfreie Optik der Nietverbindung dauerhaft sicherzustellen. Wir stellen aus: Productronica Stand 249, Halle A4 bdtronic GmbH www.bdtronic.de 22 4/2013

Löt- und Verbindungstechnik Thermisch leitfähige Materialien 3M präsentiert ein umfassendes Sortiment an maßgeschneiderten Lösungen zur Zusammenfügung von Bauteilen mit Kühlkörpern. Die Acryl-Pads sowie thermisch leitfähigen Klebstofffilme garantieren eine zuverlässige und dauerhafte Verbindung. Die Produkte sind über den Distributor Rutronik erhältlich. Die Filme und Pads kombinieren Hochleistungs-Acrylat-Klebstoffe von 3M mit leitfähigen Keramikpartikeln, was eine wirksame und effiziente Wärmeableitung von elektronischen Bauteilen gewährleistet. Für Anwendungen, die einer dünnen Verklebung mit sehr guten thermischen Eigenschaften bedürfen, sowie für das Kleben von Bauteilen, Schaltungen und Netzteilen eignen sich die thermisch leitfähigen Klebstofffilme. Sie verbinden aufgrund ihrer hohen Klebkraft eine Vielzahl von Materialien bei einer zugleich verbesserten Oberflächenbenetzung und sehr guter Durchschlagfestigkeit. Pads verfügen über eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit für viele anspruchsvolle Anwendungsbereiche, z.B. für sensible Bauteile etwa im Bereich Automobilelektronik und eMobility. Ein besonderer Vorteil der Acryl-Pads ist, dass bei ihrer Verwendung Silikon-Verunreinigungen ausgeschlossen sind und keine Siloxane ausgasen. Die Acrylic-Pads 5590 H, 5570 und 5571 bieten zusätzlich eine sehr hohe Klebkraft auf vielen Untergründen, eine Temperaturbeständigkeit bis 110 °C und elektrische Isolierfähigkeit. Außerdem sind sie flammenabweisend gemäß UL94V-0, dämpfen Vibrationen und gleichen feine Spalten aus. Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH www.rutronik.com Silikonfreie Wärmeleitpasten für ein zuverlässiges Wärmemanagement Hochleistungselektronik enthält zahlreiche Bauteile, die sich während des Betriebs aufwärmen. Damit solche Baugruppen über längere Zeit leistungsfähig bleiben, braucht es ein effizientes Wärmemanagement, dass durch zuverlässige, langlebige, wärmeleitende Materialien die Wärme von den Baugruppen ableitet. Nordson EFDs innovative silikonfreie Wärmeleitpasten verfügen über ideale thermische Eigenschaften und sorgen für eine verlässliche Wärmeableitung über einen längeren Zeitraum, als die meisten industriellen wärmeleitenden Materialien. Nordson EFDs silikonfreie Wärmeleitpasten sind so konzipiert, dass diese den Pump-out-Effekt nahezu vollständig eliminieren und für ein langanhaltendes Wärmemanagement und eine effektive Wärmeleitung sorgen. Die großen Vorteile dieser silikonfreien Wärmeleitpasten sind die lange Haltbarkeit und Funktionsfähigkeit. TC70- Pasten werden bei normalem, industriellen Gebrauch nicht ausbluten, nicht aushärten und nicht austrocknen oder schmelzen. Das Wärmeleitpasten-Sortiment umfasst: • TC70 als am häufigsten verwendete silikonfreie Wärmeleitpaste • TC70-340WC ist geeignet für Anwendungen, bei denen das Entfernen eines Bauteils vom Kühlkörper zu einem späteren Zeitpunkt nötig wird. • TC70-57000 eine silikonfreie silberpartikelgefüllte Spezial-Wärmeleitpaste bietet höchste elektrische und thermische Leitfähigkeit. Nordson Deutschland GmbH www.nordsonefd.com info.de@nordsonefd.com 4/2013 23

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