Als Lieferant von PCB-Epoxidharz werde ich oft nach den Härtern gefragt, die für dieses wichtige Material verwendet werden. PCB-Epoxidharz ist ein Eckpfeiler der Elektronikindustrie und bekannt für seine hervorragende elektrische Isolierung, mechanische Festigkeit und chemische Beständigkeit. Die Wahl des Härters hat erheblichen Einfluss auf die Leistung und Eigenschaften des endgültigen PCB-Produkts. In diesem Blog werde ich mich mit den verschiedenen Härtern befassen, die für PCB-Epoxidharz verwendet werden, mit ihren Eigenschaften und wie sie zur Gesamtqualität von Leiterplatten beitragen.
Amin-Härter
Aminhärter gehören zu den am häufigsten in PCB-Epoxidharzsystemen verwendeten. Sie bieten ein breites Spektrum an Aushärtungsgeschwindigkeiten, von schnell wirkenden bis hin zu langsamen Aushärtungsoptionen, die auf verschiedene Herstellungsprozesse zugeschnitten werden können.
Aliphatische Amine
Aliphatische Amine wie Diethylentriamin (DETA) und Triethylentetramin (TETA) sind für ihre schnellen Aushärtezeiten bekannt. Sie reagieren bei Raumtemperatur schnell mit Epoxidgruppen und eignen sich daher für Anwendungen, bei denen eine schnelle Umsetzung erforderlich ist. Allerdings haben sie auch einige Nachteile. Ihre hohe Reaktivität kann zu einer kurzen Topfzeit führen, was bedeutet, dass das gemischte Harz und der Härter nur eine begrenzte Zeit haben, bevor sie auszuhärten beginnen. Darüber hinaus können aliphatische Amine sehr flüchtig sein und einen starken Geruch haben, was bei der Handhabung zu Gesundheits- und Sicherheitsproblemen führen kann.
Aromatische Amine
Aromatische Amine wie m-Phenylendiamin (MPDA) und Diaminodiphenylsulfon (DDS) bieten im Vergleich zu aliphatischen Aminen eine bessere Hitzebeständigkeit und mechanische Eigenschaften. Sie erfordern höhere Härtungstemperaturen, typischerweise im Bereich von 150–200 °C, aber das resultierende ausgehärtete Epoxidharz weist eine ausgezeichnete thermische Stabilität auf. Dies macht sie ideal für Leiterplatten, die Umgebungen mit hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie sie beispielsweise in Automobilmotoren oder Industriemaschinen verwendet werden. Aromatische Amine haben im Vergleich zu aliphatischen Aminen außerdem eine längere Topfzeit, wodurch Hersteller mehr Zeit haben, mit dem gemischten Harz zu arbeiten.
Anhydrid-Härter
Anhydridhärter sind eine weitere beliebte Wahl für PCB-Epoxidharz. Sie verleihen ausgehärteten Epoxidharzen gute elektrische Isoliereigenschaften, geringe Schrumpfung und ausgezeichnete chemische Beständigkeit.
Phthalsäureanhydrid
Phthalsäureanhydrid ist einer der einfachsten und am häufigsten verwendeten Anhydridhärter. Es ist relativ günstig und bietet eine gute Ausgewogenheit der Eigenschaften. Allerdings hat es einen relativ hohen Schmelzpunkt, was bedeutet, dass es bei erhöhten Temperaturen im Epoxidharz gelöst werden muss. Der Aushärtungsprozess mit Phthalsäureanhydrid erfordert in der Regel ein mehrstündiges Erhitzen auf etwa 120 – 150 °C.
Methylhexahydrophthalsäureanhydrid (MHHPA)
MHHPA ist ein fortschrittlicheres Anhydrid-Härtungsmittel. Im Vergleich zu Phthalsäureanhydrid weist es eine geringere Viskosität auf, was die Vermischung mit dem Epoxidharz erleichtert. Es bietet außerdem eine bessere Farbstabilität und eine schnellere Aushärtungsrate bei niedrigeren Temperaturen. MHHPA – ausgehärtete Epoxidharze weisen eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit auf und werden häufig in Leiterplattenanwendungen im Außenbereich eingesetzt.
Phenolische Härter
Phenolische Härter wie Novolakharze werden eingesetzt, wenn Hochleistungs-Leiterplatten erforderlich sind. Sie bieten eine hervorragende Hitzebeständigkeit, Flammhemmung und Chemikalienbeständigkeit.
Novolakharze
Novolakharze entstehen durch die Reaktion von Phenol und Formaldehyd in Gegenwart eines Säurekatalysators. Bei der Verwendung als Härter für Epoxidharz reagieren sie mit den Epoxidgruppen und bilden ein hochvernetztes Netzwerk. Diese Vernetzung führt zu einem ausgehärteten Epoxidharz mit hervorragender mechanischer Festigkeit und thermischer Stabilität. Mit Novolac ausgehärtete Epoxidharze werden üblicherweise in HDI-Leiterplatten (High Density Interconnect) verwendet, bei denen die Widerstandsfähigkeit gegen Hochtemperatur-Lötprozesse von entscheidender Bedeutung ist.
Latente Härter
Latente Härter sind so konzipiert, dass sie bei Raumtemperatur inaktiv bleiben, aber beim Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur aktiv werden. Diese Eigenschaft ermöglicht eine langfristige Lagerung des gemischten Harzes und des Härters ohne vorzeitiges Aushärten.
Dicyandiamid (DICY)
Dicyandiamid ist ein weit verbreitetes latentes Härtungsmittel. Es ist lange haltbar, wenn es bei Raumtemperatur mit Epoxidharz gemischt wird. Beim Erhitzen auf ca. 150 – 170 °C beginnt es mit den Epoxidgruppen zu reagieren und den Aushärtungsprozess einzuleiten. DICY – ausgehärtete Epoxidharze haben gute mechanische und elektrische Eigenschaften und werden häufig bei der Herstellung von verwendetLeiterplatten-Reparatur-Epoxidharz.
Einfluss von Härtern auf PCB-Eigenschaften
Die Wahl des Härters hat einen tiefgreifenden Einfluss auf die Eigenschaften der endgültigen Leiterplatte. Wenn eine Leiterplatte beispielsweise eine hohe Hitzebeständigkeit aufweisen muss, wäre ein aromatischer Amin- oder Phenolhärter die bessere Wahl. Wenn andererseits eine schnelle Aushärtung bei Raumtemperatur erforderlich ist, könnte ein aliphatisches Amin besser geeignet sein.
Der Härter beeinflusst auch die Schrumpfung des Epoxidharzes während der Aushärtung. Härtungsmittel mit geringer Schrumpfung, wie z. B. Anhydride, werden bevorzugt, wenn die Dimensionsstabilität entscheidend ist, insbesondere bei hochpräzisen Leiterplatten.
Anwendungen verschiedener Härter in Leiterplatten
Verschiedene Arten von Leiterplatten erfordern je nach ihren spezifischen Anwendungen unterschiedliche Härter.
Unterhaltungselektronik
In der Unterhaltungselektronik wie Smartphones und Tablets müssen Leiterplatten leicht sein und über gute elektrische Isolationseigenschaften verfügen. Anhydrid- oder latente Härter werden häufig verwendet, da sie die erforderlichen Eigenschaften bieten und gleichzeitig einen relativ einfachen Herstellungsprozess ermöglichen.
Industrieelektronik
Industrieelektronik wie Steuerungssysteme und Stromversorgungen werden oft in rauen Umgebungen betrieben. Leiterplatten für diese Anwendungen erfordern eine hohe Hitzebeständigkeit und mechanische Festigkeit. Um diese Anforderungen zu erfüllen, werden üblicherweise aromatische Amine oder phenolische Härter eingesetzt.
Luft- und Raumfahrt und Verteidigung
Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsanwendungen erfordern von Leiterplatten ein Höchstmaß an Leistung. Sie müssen leicht sein, eine hervorragende Hitzebeständigkeit aufweisen und extremen Umweltbedingungen standhalten. In diesen kritischen Anwendungen werden typischerweise Novolac-gehärtete Epoxidharze und leistungsstarke Anhydrid-Härter verwendet.
Abschluss
Als Lieferant von PCB-Epoxidharz weiß ich, wie wichtig es ist, für jede spezifische Anwendung den richtigen Härter auszuwählen. Der Härter beeinflusst nicht nur den Aushärtungsprozess, sondern auch die endgültigen Eigenschaften der Leiterplatte. Ob es um die Hitzebeständigkeit, mechanische Festigkeit oder chemische Beständigkeit geht, die Wahl des Härters kann über die Leistung der Leiterplatte entscheiden.
Wenn Sie auf der Suche nach hochwertigem PCB-Epoxidharz sind und sich nicht sicher sind, welcher Härter für Ihre Anwendung am besten geeignet ist, empfehle ich Ihnen, eine Beratung in Anspruch zu nehmen. Wir können gemeinsam die perfekte Lösung für Ihre Anforderungen an die Leiterplattenfertigung finden. Ob Sie suchenLeiterplatten-Reparatur-EpoxidharzoderGlas-Epoxid-Kupfer-plattierte PlatteWir verfügen über das Fachwissen und die Produkte, um Ihre Anforderungen zu erfüllen. Kontaktieren Sie uns noch heute, um ein Gespräch über Ihren Bedarf an PCB-Epoxidharz zu beginnen.
Referenzen
- Lee, H. & Neville, K. (1967). Handbuch der Epoxidharze. McGraw - Hill.
- May, CA (Hrsg.). (1988). Epoxidharze: Chemie und Technologie. Marcel Dekker.
- Mittal, KL (Hrsg.). (1983). Epoxidverbundwerkstoffe: Chemie und Technologie. Plenumspresse.