Announcement: there is an English version of this forum on Hi, ich plane eine Filterschaltung für extrem rauhe Umgebungen und diese muss Schock und Vibrationstests durchlaufen. Aus der Erfahrung heraus wurde mir gesagt, dass z.B. Elkos oder Drosseln von der Platine gerissen werden, wenn auf Vibration oder Schock geprüft wird und ich daher auf SMD Bauteile umsteigen soll. Allerdings findet man nicht alle Bauteile in SMD. Daher wäre meine Frage, ob Bestücker es anbieten, dass z.B. Bauteile auf eine Leiterkarte geklebt werden. Ich sehe sowas schon mal auf größeren Schaltnetzteilen oder Leistungselektronischen Produkten. Wird das von einem Bestücker erledigt? Danke im Voraus und Grüsse Jan
Hallo, > Jan schrieb: > ich plane eine Filterschaltung für extrem rauhe Umgebungen und diese > muss Schock und Vibrationstests durchlaufen. Mit Schock und Vibrationen bekommt man letztendlich so ziemlich jede Konstruktion zerstört. Die Frage wäre also zunächst, welcher Frequenzbereich und welche Amplituden als Belastung angenommen werden. Auf diese wird ja dann wohl auch geprüft. > Daher wäre meine Frage, ob Bestücker es anbieten, dass z.B. Bauteile auf > eine Leiterkarte geklebt werden. Ich sehe sowas schon mal auf größeren > Schaltnetzteilen oder Leistungselektronischen Produkten. Wird das von > einem Bestücker erledigt? Warum nicht, wenn du die Technologie beschreibst und eine korrekte Liefervorschrift dafür erstellen kannst? Aber warum nicht selber kleben? Ich habe gute Erfahrungen mit DowCorning3140 (neuerdings umbenannt in DowSil3140). Allerdings muß man auch wissen, wie man damit umgeht. Nur einfach irgendwie drauf kleckern, wie das vielfach bei Billigelektronik gemacht wird, ist suboptimal. Gruß Öletronika
Hi, vielen dank für die Infos. Die Amplitude und die Frequenz kenne ich leider noch nicht. Da bin ich momentan noch dran. Die Norm müsste die EN 60068-2-27 sein. Kannst du mir nähere Informationen dazu geben, wie das genau aufgetragen wird? Angenommen ich will Elkos, Folienkondensatoren und Drosseln verkleben, wie würdest du da ansetzen? Eher ringsherum um das Bauteil? Oder eher unter dem Bauteil vor dem Verlöten? Danke und Gruß Jan
Jan schrieb: > dass z.B. Elkos oder Drosseln von der Platine gerissen > werden, wenn auf Vibration oder Schock geprüft wird und ich daher auf > SMD Bauteile umsteigen soll Das halte ich für ein Gerücht. Das Gegenteil ist der Fall, THT-Bauteile werden längst nicht so leicht herausgerissen. Noch besser sind natürlich z.B. Drosseln mit Löchern für Befestigungsschrauben. Auch SMD-Bauteile, die mechanisch belastet werden, z.B. Stecker, haben meistens Befestigungsanschlüsse für durchkontantierte Löcher oder Schlitze. Georg
SMD hat dann Vorteile wenn die Bauform/Gewicht kleiner ist (und es kein Steckverbinder ist). Wenn das Bauteil ansonsten gleich groß/schwer wäre, hat gut verlötetes THT Vorteile.
Jan schrieb: > Daher wäre meine Frage, ob Bestücker es anbieten, dass z.B. Bauteile auf > eine Leiterkarte geklebt werden. Ja. Wie meinst du werden sonst die Platinen mit verklebten Bauteilen hergestellt ? Es gibt natürlich die Frage nach Stückzahl und Aufwand, per Hand verkleben oder beim automatischen Bestücken per Dispenser auftragen. Wird je nach Fertiger anders sein.
georg schrieb: > Jan schrieb: >> dass z.B. Elkos oder Drosseln von der Platine gerissen >> werden, wenn auf Vibration oder Schock geprüft wird und ich daher auf >> SMD Bauteile umsteigen soll > > Das halte ich für ein Gerücht. Das Gegenteil ist der Fall, THT-Bauteile > werden längst nicht so leicht herausgerissen. Genau die machen aber Probleme. Erstens weil sie größer sind (Masse) und zweitens weil sie eine ungünstige Verteilung der Masse haben. z.B. Elkos = große Masse an kleinen Beinchen. Dementsprechend ist eine enorme mechanische Spannung an den Anschlussbeinchen bzw. dem Kippunkt auf er PCB-Oberseite. Gerade bei großen Elkos sieht man fast in allen Vibrationsbereichen extra Halterungen (insb. automotive Motorsteuergerät & Airbagsteuergeräte) oder enorm viel Kleber/elastische Masse auf der Platine.
axiale Bauteile lassen sich gut mit Kabelbindern sichern, man muß aber die Löcher dafür vorsehen.
Volker S. schrieb: > axiale Bauteile lassen sich gut mit Kabelbindern sichern, man muß aber > die Löcher dafür vorsehen. Was aber auch wieder das Gehäuse stressen und zu vorzeitem Versagen führen kann. Staking hat halt den Vorteil, dass das Bauteil mechanisch nicht belastet wird. So als Ausgangsmaterial ist vielleicht interessant, was die NASA in ihrem Workmanship Standard vorgibt: https://workmanship.nasa.gov/lib/insp/2%20books/links/sections/802%20adhesive%20bonding%5Estaking.html https://snebulos.mit.edu/projects/reference/NASA-Generic/NASA-STD-8739-1.pdf
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Hallo, ich habe das Thema mal etwas ausführlicher aus meiner Sicht beleuchtet. Zunächst etwas zu den Grundlagen bzw. physikalischen Hintergründen. THT-Bauteile werden in der Regel natürlich nicht "herausgerissen", wie das oben jemand etwas falsch verstanden hat. Eher brechen die Pins der gefährdeten BE ab. 2 Wirkmechanischem sind kritisch. 1) Starke Stoßbelastungen, vor allem quer zur LPL-Oberfläche, welche die Bauelemente (BE) mit größerer Masse und von der LPL rel. weit abstehenden Masseschwerpunkt so stark beschleunigt, dass die Pins an der LPL oder im BE durch Zug und Scherrbelastung überlasted werden und abreißen oder im BE ausreißen. Dazu sind aber meist schon erhebliche Beschleunigungswerte (in der Regel deutlich über 20g) notwendig. Um solche Stöße abzumindern sind bei Bedarf auch konstruktive Maßnahmen bei der Befestigung der LPL und des gesamten Gerätes bzw. über geordneter Konstruktion zweckmäßig. Die meisten (kleinen) elektronische BE sind da oft weniger gefährdet, als andere massive Konstruktionsteile im Gerät. Außer natürlich sehr schwere BE, die nur an rel. schwachen Befestigungen hängen (z.B. Printtrafos). 2) Vibrationen Vibrationen werden durch die Frequenz und die Amplitude definiert. Aus den beiden Parametern ergibt sich die Beschleunigung. In Anlagen und Maschinen geht man üblicherweise von Schwingungsfrequenzen bis 300Hz aus. Bei kritischen Anlagen auch bis 500Hz. Oft werden sichtbare Schwingungen (wenige Hz) als kritisch erkannt, obwohl deren Beschleunigungswerte eher unkritisch sind (< 1g). Viel kritischer sind meist Vibrationen mit etwas höherer Frequenz, deren Amplidute kaum sichtbar wird, aber deren hohe Beschleunigungswerte wirken potentiel viel zerstörender (Symptome: deutliche kribbeln in den Fingerspitzen, wenn man diese leicht auflegt) . Wie hoch die Beschleunigungswerte sind, kann man nur mit passender Messtechnik erfassen. Ob die Beschleunigungswerte aber unter 1g oder darüber liegen, kann man evtl. durch einfachen Versuch ermitteln. Eine aufgelegte Kugel oder ein Hämmerchen bleiben ruhig liegen, wenn die Beschleunigung < 1g ist. Bei > 1g hebt der Körper ab und hüpft. Stark gefährdet sind alle BE, deren Eigenresonanz im Bereich der Schwingungsfrequenz liegt. Im Resonanzfall werden BE natürlich mit einer max. Amplitude schwingen. Bei ausreichenden Zahl Lastwechsel mit hoher Auslenkung werden dann die Pins mit Sicherheit abbrechen. Hier spielt also die Eigenresonanz der BE eine Rolle. Besonders gefährdet sind deshalb BE mit einer rel. hohen Masse und Single-Line-Befestigung (Bewegungsfreiheit in mind. eine Richtung). Darunter fallen z.B. Elkos, auch SMD-Elkos https://www.pollin.de/p/sortiment-elkos-500-g-800225 https://www.conrad.de/de/elektrolyt-kondensator-smd-100-f-16-vdc-20-o-x-h-8-mm-x-6-mm-1-st-427071.html DCDC-Wandler in SIL-Gehäuse: https://www.distrelec.de/de/dc-dc-wandler-21-26-12-traco-power-tme-2412s/p/16956171 diverse Drosseln: https://www.werap.ch/wicklerei/produkte/drosseln.html http://www.oppermann-electronic.de/assets/images/Bild6684a.jpg auch NTC, PTC, Polyswitche, Varistoren und alle BE ähnlicher Bauform: https://www.distrelec.at/de/ptc-widerstand-bedrahtet-25-ohm-50-ma-63-epcos-b59980-c80-a70/p/16032325 http://www.retroamplis.com/epages/62070367.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/62070367/Products/PTC-RA090-60 Als Hinweis für die Resonanzfrequenz solcher BE kann man diese mit einem Fingernagel anregen (etwa so wie man eine Gitarrensaite anregt). Wenn sie einen hohen Ton ("pling", > 500 Hz) abgeben, ist die Sache nicht so sehr kritisch. Gibt es einen niedrigen Ton oder macht es nur "plopp", dann liegt die Resonanz niedrig und die BE sind stärker gefährdet. Bei einigen 2-pol. BE macht es nicht mal plopp, die verbiegen sind nur plastisch, was der kritischste Fall überhaupt ist. > Jan schrieb: > Kannst du mir nähere Informationen dazu geben, wie das genau aufgetragen > wird? Um die BE vor Abbrechen der Pins zu schützen, dürfen diese auch bei starker Anregung nur eine kleine Schwinkungsamplitude mitmachen, so dass sie im elastischen Bereich der Pin-Verformung bleiben. Resonanzen sind wirksam zu bekämpfen. Um Schwingungsenergie abzubauen und in Wärme umzuwandeln, eignen sich diverse Polymere gut, deren langkettige Moleküle eine hohe Elastizität haben bei Zug und Druckbelastungen aneinander Reibung verursachen. Gummiartige Stoffe, wie z.B. Kleber und Vergußmassen auf Basis von Silikonen oder PU erzeugen in dieser Beziehung eine sehr hohe akustische Dämpfung. Folgende Eigenschaften sollte ein für einen wirksamen Vibrationsschutz haben: - gute Haftung auf LPL, evtl. auch in Verbindung mit einer vorherigen Beschichtung (z.B. Silikonkleber auf Silikonlack funkt. sehr gut). - hohe akustische Dämpfung - gute Elastizität (zerreißt nicht bei Belastungen) - ausreichend chemisch inert (sofern man geeignete Stoffsysteme nutzt, natürl. kein Essigaushärtendes Silikon) - thermisch stabil im gesamten Einsatzbereich - chemisch ausreichden stabil gegen alle auftretenden Medien - ausreichden geringe Viskosität (gut Spaltfüllend) - ausreichende Verabreitungszeiten (evtl. auch einstellbar durch Temp. oder UV-Aushärtung usw.) - bei Bedarf auch UV-stabil (bei Sonneneinstrahlung) - sonstige spezielle Anforderungen entsprechdend Aufgabenstellung (z.B. auch Isolationsfestigkeit) > Angenommen ich will Elkos, Folienkondensatoren und Drosseln verkleben, > wie würdest du da ansetzen? Eher ringsherum um das Bauteil? Oder eher > unter dem Bauteil vor dem Verlöten? Letzteres wäre aus verschiedenen Gründen eher sehr unpraktisch. Kleber und Lot zusammen ist Murks, die Löttemp. sind für die meisten Kleber eh unverträglich und auch für noch nicht ausgehärteden Kleber nur in seltensten Ausnahmefällen zulässig. Geklebt wird bei Elkos/Drosseln,DCDC-Wandlern usw. vor allem rundum!!! am Fuß!!!. Benachbarte hochstehnde BE können zusätzlich auch weiter oben miteinander verbunden werden. Kleinere einzelne BE wie NTC, PTC, Polyswitche, Variatoren usw. sollten im obereb Bereich zumindest paarig miteinander verbunden werden, so dass sie sich egegenseitig stützen oder an einem hochstehenden BE angeklebt werden. Das reduziert die max. Auslenkung und der Kleber zwischen den BE dämpft die Schwingungen. Natürlich ist das teilweise problematisch z.B. wegen Veränderung der thermischen Eigenschaften. Da muß man einen Kompromiss machen (z.B. nur wenig Kleber benutzen, um die thermischen Eigenschaften nur moderat zu beinflussen). Die weiter oben genannten Links zur den NASA-Dokumenten unterstreicht das noch mal. Vor allen dieses Dok.: https://snebulos.mit.edu/projects/reference/NASA-Generic/NASA-STD-8739-1.pdf Im Anhang sind ein paar Beispiele für geklebte LPL mit besagtem DowCorning3140. Da der Kleber gut transparent ist, sind die Klebungen nicht sehr gut zu erkennen. Aber wenn man rein zoomt, sollte es sichtbar sein. Eine Warnung noch: Unbedingt prüfen, ob ein ausgewählter Kleber oder Vergusssmasse chemisch inert gegen die LPL und BE ist. ->>> Beim "DowCorning3140" habe ich festgestellt, dass SMD-Widerstände geschädigt werden können. An dem Spalt zwischen Elektrode und der Beschichtung auf den SMD-R kann es zu Korrosion kommen. Widerstände werden deshalb nicht mit eingeklebt (muß bei der Plazierung beachtet werden). Alternativ kann man vorher mit LPL-Lack abdecken. Gruß Öletronika
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U. M. schrieb: > ->>> Beim "DowCorning3140" habe ich festgestellt, dass SMD-Widerstände > geschädigt werden können. An dem Spalt zwischen Elektrode und der > Beschichtung auf den SMD-R kann es zu Korrosion kommen. Hui, das hätte ich jetzt bei dem Kleber nicht unbedingt erwartet. Könnten da vielleicht auch noch Flussmittelreste bei dieser Korrosion mit reinspielen? Wir verwenden zum Festkleben der schwereren Bauteile Sikaflex 252i. Das haftete bei unseren Tests besser auf den Platinen als das Dow Corning. Tests mit Korrosion etc. haben wir natürlich auch gemacht und keine Anzeichen davon bei den betroffenen Teilen gefunden.
Wow, besten Dank für den sehr ausführlichen Beitrag und jegliche Informationen zu diesem Thema. Ist mir eine sehr große Hilfe... Vielen Dank und Gruß Jan
Hallo, > Gerd E. schrieb: > Hui, das hätte ich jetzt bei dem Kleber nicht unbedingt erwartet. Nein, hatte wir auch nicht erwartet. Mir wurde damals auch vermittelt, dass dieses Silikon eigentlch inert ist. Bezüglich Leiterzüge und verzinnten Konakten von BE sehe ich da auch kein Problem. Aber es hat Ausfälle bei Widerständen gegeben (wurden hochohmig), über die der Kleber gelaufen ist. Danach habe ich bei bei Layout dafür gesorgt, dass die R weit genug weg plaziert sind und in Klebevorschriften wird explizit darauf verwiesen, keine Widerstände zu benetzen. > Könnten da vielleicht auch noch Flussmittelreste bei dieser Korrosion > mit reinspielen? Keine Ahnung, wie und warum das passiert. > Wir verwenden zum Festkleben der schwereren Bauteile Sikaflex 252i. > Das haftete bei unseren Tests besser auf den Platinen als > das Dow Corning. Auch ein guter Hinweis. Ich bin für solche Infos auch immer empfänglich. > Tests mit Korrosion etc. haben wir natürlich auch gemacht und keine > Anzeichen davon bei den betroffenen Teilen gefunden. Ich denke, jeder der mit diesen Themen konfrontiert wird, macht da Erfahrungen und hat dann seine Lösung. Mit Haftung haben wir aber beim DowCorning aber auch keine Probleme gehabt. Das heißt natürlich nicht, dass nicht andere Kleber noch besser sein können. Gruß Öletronika
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Wir haben vor einigen Jahren ebenfalls ein großes Problem mit Korrosion gehabt, bei einem unserer Produkte (Messgerät in rauem Umfeld), danach haben wir die Platine mit Plastik 70 lackieren und mit Silikon die betroffenen Bereiche vergießen lassen. Bei allen nachfolgenden und umgerüsteten Geräten konnte damit die Korrosion gestoppt bzw. vermieden werden.
Am besten die Bauteile mit Silikon auf die Platine verkleben.
Bei Bauteilen wie Elkos würde ich von SMD abraten. Die Lötkontakte sind steif mit dem Gehäuse verbunden. Jede Bewegung vom Elko reißt an den Lötpads und damit auch am Laminat. Besser ist da ein entweder axialer Elko, oder ein radial bedrahteter, der liegend festgeklebt ist. Dann hast du eine sehr große Fläche am Metallgehäuse zur Leiterplatte, der Schwerpunkt ist niedriger und du kannst die Beinchen mit einer Entlastungsschlaufe biegen, dann können die Kräfte durch Vibrationen der Drähte und Gehäuse von den Lötaugen ferngehalten werden. Beachte bei Klebern und Silikonen auch deren Aushärteprozedur. Manche Silikone vernetzen bei Raumtemperatur, andere bei erst über 100 °C. Hast du dir schon überlegt, wie du deine bestückte Leiterplatte befestigst? Da kannst du auch sehr viel falsch machen oder es durch geschickte Verfahren den Bauteilen erleichtern. Hast du Zugriff auf einen Vibrationstisch und einen Schock-Teststand? Wenn du eine speziell für erhöhte Vibration ausgelegte Platine hast, teste diese ausführlich, insbesondere wenn es in der Firma wenig Erfahrung damit gibt. Ich entwickle auch Elektronik für stark erhöhte Vibrationslevel und beim Qualifizieren der Elektroniken lernt man immer wieder was dazu. Welche Umgebungstemperaturen musst du erfüllen? Hohe Vibrationen hört sich schnell an nach "deutlich mehr, als Raumtemperatur". Da kannst du auch nicht mehr alle Kleber blind verwenden.
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