{"id":6926,"date":"2023-10-19T11:09:09","date_gmt":"2023-10-19T10:09:09","guid":{"rendered":"https:\/\/sensxpert.com\/?post_type=blog&p=6926"},"modified":"2025-01-29T10:18:25","modified_gmt":"2025-01-29T09:18:25","slug":"elektrische-verkapselung","status":"publish","type":"blog","link":"https:\/\/sensxpert.com\/de\/blog\/elektrische-verkapselung\/","title":{"rendered":"Die Grundlagen zur Verkapselung von Elektronikbauteilen"},"content":{"rendered":"\n

In unserer technologiegetriebenen Welt verlassen wir uns zunehmend auf Elektronik, wie Smartphones und Elektrofahrzeuge zeigen. Elektronische Komponenten sind jedoch \u00e4u\u00dferst empfindlich gegen\u00fcber verschiedenen Umweltfaktoren, einschlie\u00dflich, aber nicht beschr\u00e4nkt auf Feuchtigkeit, Staub, korrosive Chemikalien und mechanische Belastung.<\/p>\n\n\n\n

Gl\u00fccklicherweise wird eine Technik namens Verkapselung auf empfindliche elektronische Komponenten angewendet, um sie vor diesen Umwelteinfl\u00fcssen zu sch\u00fctzen. Die Verkapselung von Elektronik verwandelt anf\u00e4llige Elektronik in robuste, widerstandsf\u00e4hige Ger\u00e4te.<\/p>\n\n\n\n

In diesem Artikel werden wir die Definition der Elektronikverkapselung erweitern, die Bedeutung der Verkapselung von elektronischen Komponenten erl\u00e4utern und g\u00e4ngige Verfahren und Kunststoffmaterialien f\u00fcr die Verkapselung vorstellen.<\/p>\n\n\n\n

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Was bedeutet Verkapselung von Elektronikbauteilen?<\/h2>\n\n\n\n

Die Verkapselung von Elektronikbauteilen ist der Prozess der Erstellung eines sicheren „Geh\u00e4uses“ oder einer „Beschichtung“ \u00fcber empfindlichen Komponenten, um deren Haltbarkeit gegen\u00fcber St\u00f6\u00dfen, korrosiven Chemikalien, Vibrationen und mehr zu gew\u00e4hrleisten. Die Materialien, die diese Schutzschicht bilden, werden je nach den spezifischen Anwendungen der elektronischen Komponenten ausgew\u00e4hlt, aber typische Materialwahlm\u00f6glichkeiten umfassen Epoxidharze, Polyurethane und Silikonkautschuk.<\/p>\n\n\n\n

Nicht zu verwechseln mit dem Vergie\u00dfen, bei dem ein Teil in einem Beh\u00e4lter platziert wird, um es teilweise oder vollst\u00e4ndig mit Harzmaterial zu umgeben, ist die Verkapselung ein Prozess, bei dem eine wiederverwendbare Form verwendet wird, um die Komponenten mit dem Material zu \u00fcberziehen.<\/p>\n\n\n\n

Die Verkapselung ist ein entscheidender Schritt in der Herstellung von elektronischen Ger\u00e4ten, da sie die effektive Funktion der Ger\u00e4te unter schwierigen Bedingungen und deren Langzeitbetrieb sicherstellt. Sie arbeitet auch in Verbindung mit anderen Schutzma\u00dfnahmen wie konformen Beschichtungen, Versiegelungen und Verklebungen.<\/p>\n\n\n\n

Warum werden elektronische Bauteile verkapselt?<\/h2>\n\n\n\n

Die Verkapselung elektronischer Bauteile dient verschiedenen Zwecken, darunter Schutz vor Umwelteinfl\u00fcssen, elektrische Isolation und erh\u00f6hte Sicherheit. Sie tr\u00e4gt dazu bei, die Langlebigkeit und Zuverl\u00e4ssigkeit elektronischer Systeme zu gew\u00e4hrleisten und ist in vielen Branchen, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und Medizintechnik, unverzichtbar. Die folgende Tabelle gibt einen \u00dcberblick \u00fcber die wichtigsten Gr\u00fcnde f\u00fcr die Verkapselung elektronischer Komponenten:<\/p>\n\n\n\n\n \n \n \n \n \n \n \n \n \n
Aspekt<\/th>\n Beschreibung<\/th>\n <\/tr>\n <\/thead>\n
Umweltschutz<\/td>\n Sensible elektronische Bauteile werden verkapselt, um sie vor Umweltbedingungen wie Feuchtigkeit, Verunreinigungen, Vibrationen, physischem Schock, aggressiven Chemikalien und anderen zu sch\u00fctzen und zu isolieren.<\/td>\n <\/tr>\n
Elektrische Isolation<\/td>\n Alle f\u00fcr die Verkapselung von Elektronik verwendeten Materialien m\u00fcssen elektrisch isolierend sein, um unbeabsichtigten elektrischen Kontakt zwischen verschiedenen Bauteilen zu verhindern und das Risiko von Kurzschl\u00fcssen zu reduzieren.<\/td>\n <\/tr>\n
W\u00e4rmemanagement<\/td>\n Einige Verkapselungsmaterialien haben Eigenschaften, die beim W\u00e4rmemanagement helfen, indem sie die von elektronischen Bauteilen erzeugte W\u00e4rme ableiten.<\/td>\n <\/tr>\n
Sicherheit und Manipulationsschutz<\/td>\n Die Verkapselung kann zur Erh\u00f6hung der Sicherheit von elektronischen Ger\u00e4ten beitragen, indem sie es unautorisierten Personen erschwert, auf sensible Bauteile zuzugreifen oder sie zu manipulieren.<\/td>\n <\/tr>\n
Langlebigkeit und Zuverl\u00e4ssigkeit<\/td>\n Verkapselte Bauteile haben in der Regel eine l\u00e4ngere Lebensdauer als nicht verkapselte, was sie zuverl\u00e4ssiger f\u00fcr kritische Anwendungen macht, in denen Ausfallzeiten oder Defekte inakzeptabel sind. Beispiele f\u00fcr solche Anwendungen sind die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Medizintechnik.<\/td>\n <\/tr>\n
Einhaltung von Branchenstandards<\/td>\n Die genannten Branchen haben oft sehr spezifische und strenge Standards und Vorschriften, die eingehalten werden m\u00fcssen. Dies umfasst h\u00e4ufig auch die zuverl\u00e4ssige Verkapselung von Elektronik.<\/td>\n <\/tr>\n <\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n

Tabelle: \u00dcbersicht \u00fcber die wichtigsten Gr\u00fcnde f\u00fcr die Verkapselung elektronischer Bauteile, einschlie\u00dflich Schutz, Isolation, W\u00e4rmemanagement, Sicherheit, Zuverl\u00e4ssigkeit und Einhaltung von Industriestandards.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Insgesamt ist die Verkapselung von Elektronik ein wichtiger Prozess, der nicht nur elektronische Bauteile vor Umwelteinfl\u00fcssen sch\u00fctzt, sondern auch ihre Haltbarkeit, Zuverl\u00e4ssigkeit und Leistungsf\u00e4higkeit erh\u00f6ht. Es handelt sich um einen notwendigen Ansatz, um den effektiven Betrieb elektronischer Ger\u00e4te in einer Vielzahl von Anwendungen und Bedingungen sicherzustellen.<\/p>\n\n\n\n

G\u00e4ngige Materialien f\u00fcr die Elektronikverkapselung<\/h2>\n\n\n\n

Fr\u00fcher wurden elektronische Komponenten durch Materialien wie Metalle, Keramiken und Glas gesch\u00fctzt. Diese Materialien wurden schlie\u00dflich durch Polymere ersetzt, und die heute bevorzugten Materialien f\u00fcr die Verkapselung sind Epoxidharze, Silikone und Polyurethane. Diese drei Materialien weisen unterschiedliche signifikante Eigenschaften auf, die sie f\u00fcr verschiedene Verkapselungsanwendungen geeignet machen.<\/p>\n\n\n\n

Silikone<\/a> zeichnen sich durch gute Hitzebest\u00e4ndigkeit aus und k\u00f6nnen Temperaturen von etwa -50\u00b0C bis 200\u00b0C standhalten. Silikone sind auch selbstl\u00f6schend, was sie zur geeigneten Wahl f\u00fcr Anwendungen macht, die Brandschutz erfordern. Silikone sind feuchtigkeits- und UV-best\u00e4ndig, was sie in Kombination mit den zuvor genannten Eigenschaften ideal f\u00fcr raue Umgebungen macht. Dar\u00fcber hinaus weisen Silikone eine gute Vibrationsbest\u00e4ndigkeit auf, was f\u00fcr Anwendungen wie Turbinen oder Motorgeh\u00e4use n\u00fctzlich ist.<\/p>\n\n\n\n

Epoxidharze<\/a> weisen au\u00dfergew\u00f6hnliche dielektrische Eigenschaften auf, wobei die W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit eine davon ist, sowie Feuchtigkeits- und Chemikalienbest\u00e4ndigkeit. Epoxidharze k\u00f6nnen auch Temperaturen von etwa -50\u00b0C bis 200\u00b0C standhalten. Dieses Material bietet eine hohe Haftung und mechanische Festigkeit und ist im Allgemeinen f\u00fcr Hochspannungsanwendungen geeignet.<\/p>\n\n\n\n

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Bild: Dieses Diagramm veranschaulicht den Aush\u00e4rtungsprozess von Epoxidharz und zeigt die chemischen Reaktionsstufen, die fl\u00fcssiges Epoxid in ein starkes, langlebiges Material verwandeln.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

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Im Vergleich zu Epoxidharzen, die hart und starr aush\u00e4rten, werden Polyurethane<\/a> in der Regel etwas flexibler als der Durchschnitt der Epoxide, aber die Eigenschaften von Polyurethanen k\u00f6nnen extrem vielf\u00e4ltig sein. Dies ist besonders praktisch bei empfindlichen Komponenten. \u00c4hnlich wie Epoxidharze sind auch dieses Material chemikalien- und feuchtigkeitsbest\u00e4ndig und bieten eine hervorragende elektrische Isolierung. Wenn man Polyurethane mit Silikonen und Epoxidharzen vergleicht, k\u00f6nnen Polyurethane jedoch einen kleineren Temperaturbereich von etwa -40\u00b0C bis 150\u00b0C standhalten.<\/p>\n\n\n\n

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Drei Arten von Verkapselungsprozesse und wie sie funktionieren<\/h2>\n\n\n\n

In diesem Abschnitt werden wir einige g\u00e4ngige geschlossene Formprozesse erkunden, die in der Fertigungsumgebung zur Verkapselung von Elektronik verwendet werden.<\/p>\n\n\n\n

Der Spritzguss<\/h3>\n\n\n\n

Der Spritzguss ist einer der am weitesten verbreiteten Fertigungsprozesse f\u00fcr die Herstellung von Kunststoffteilen und Produkten. Es handelt sich um einen effizienten, kosteng\u00fcnstigen Prozess f\u00fcr die Massenproduktion von Bauteilen mit komplexen Formen und pr\u00e4zisen Abmessungen.<\/p>\n\n\n\n

Die Form in einer Spritzgussmaschine besteht in der Regel aus Stahl oder Aluminium und besteht aus zwei H\u00e4lften: einem Kern und einer Kavit\u00e4t. Diese beiden H\u00e4lften sind so konzipiert, dass sie der beabsichtigten Form des Endprodukts entsprechen.<\/p>\n\n\n\n

Der Prozess beginnt damit, dass Rohmaterialien in Form von Pellets oder Granulaten in ein beheiztes Fass eingebracht werden. Das Material bewegt sich durch eine Schnecke und wird dann in die Formkavit\u00e4t eingespritzt und f\u00fcr eine bestimmte Zeit unter Druck gehalten. Schlie\u00dflich wird das Teil abgek\u00fchlt und aus der Maschine ausgeworfen.<\/p>\n\n\n\n

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Abb: Spritzgie\u00dfmaschine<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Das \u00dcberformen<\/h3>\n\n\n\n

Das \u00dcberformen ist ein Formgebungsprozess, bei dem eine oder mehrere Komponenten \u00fcber einer anderen Komponente geformt werden. Bei diesem Verfahren wird ein vorgefertigtes Teil oder, im Falle der Elektronikverkapselung, eine elektronische Komponente in die Form eingelegt, und das erhitzte Rohmaterial wird in die Form eingespritzt, um eine Schutzschicht um die elektronische Komponente zu bilden.<\/p>\n\n\n\n

Das Transferformen<\/h3>\n\n\n\n

Ein weiterer Prozess, der zur Verkapselung von Elektronik verwendet werden kann, ist die Transferformung auch Spritzpressen genannt. Dieser Prozess \u00e4hnelt weitgehend der Spritzgussformung, unterscheidet sich jedoch dadurch, dass die Transferformmaschine einen Kolben und einen Transferbeh\u00e4lter – anstelle einer Einspritzschnecke – verwendet, um das Rohmaterial in die Formkavit\u00e4t zu dr\u00fccken.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr die Verkapselung von Elektronik wird die Transferformung durchgef\u00fchrt, indem das zu verkapselnde Bauteil in die Formkavit\u00e4t gelegt wird. Harz wird in die Formkavit\u00e4t gedr\u00fcckt und umschlie\u00dft das bereits in der Form befindliche Bauteil.<\/p>\n\n\n\n

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Abb.: Transfer- und Spritzgie\u00dfverfahren im Vergleich, dass die Unterschiede in der Prozessgestaltung, Materialhandhabung und den typischen Anwendungsbereichen der beiden Methoden hervorhebt.<\/em><\/p>\n\n\n\n

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In unserem n\u00e4chsten Artikel werden wir die Herausforderungen bei der Elektronik-Verkapselung er\u00f6rtern, darunter Materialvariabilit\u00e4t, elektronische Anf\u00e4lligkeit, hohe Materialkosten und Unterschiede von Standort zu Standort, und Einblicke in eine technologiebasierte L\u00f6sung bieten, die diese Herausforderungen bew\u00e4ltigt.<\/p>\n\n\n\n

In der Zwischenzeit, wenn Sie mehr dar\u00fcber erfahren m\u00f6chten, wie die Prozessoptimierung der Elektronikverkapselung mit reaktiven Duroplasten funktioniert, sehen Sie sich unser englischsprachiges On-Demand-Webinar zum Thema Prozessoptimierung der Elektronikverkapselung mit reaktiven Duroplasten<\/a> an.<\/p>\n\n\n\n