Volle Power: Wärmeleitfähiger Klebstoff für Leistungselektronik von Klimaanlage

Volle Power: Wärmeleitfähiger Klebstoff für Leistungselektronik von Klimaanlage

Sitronic setzt auf DELO

Klimaanlagen müssen im Sommer in kurzer Zeit aufgeheizte Autos abkühlen, im Herbstregen die Luft entfeuchten und im Winter innerhalb von Minuten für Wärme sorgen. Die Regler für das Ansteuern ihrer Gebläsemotoren, die in den Luftkanal oder den Motorhalter eingebaut werden, müssen dabei Schwerstarbeit verrichten. Wärmeleitfähige Klebstoffe leisten hierbei einen wichtigen Beitrag.

Sitronic ist einer der führenden Anbieter von leistungselektronischen Komponenten wie Gebläsereglern. Außerdem hat der Automobilelektronik-Spezialist noch Steuerungs- und Bediensysteme, Lichttechnik sowie Sensoren, z.B. Taupunkt- und Scheibenbeschlagsensoren, im Portfolio. Von seinen Entwicklungs- und Fertigungsstandorten in Gärtringen und Gunzenhausen sowie Repräsentanzen in den USA, Südkorea und China aus beliefert das mittelständische Familienunternehmen nicht nur Tier 1 Supplier wie Denso und Valeo, sondern auch OEMs wie Volkswagen, BMW und General Motors sowie den Landmaschinenhersteller Claas.

Kleine Kühlkörper durch thermisch optimiertes Design

Damit die zum Teil schraubenlos montierbaren Gebläseregler die geforderte Performance abliefern, muss durch sie viel Strom fließen: Sitronic bietet verschiedene Leistungsklassen mit einem Motorlaststrom zwischen 18 A und 35 A an, die Spannung beträgt entweder 12 V bei PKW oder 24 V bei Nutzfahrzeugen. Da Bauraum in Autos knapp ist, setzt das Unternehmen auf kompakte Kühlkörper. Angesichts der auf kleinem Raum entstehenden Stauwärme ist ein thermisch optimiertes Design essentiell.

Eine optimierte Temperaturabführung lässt sich hierbei mit einer wärmeleitfähigen Verklebung der Leiterplatte auf den Kühlkörper erreichen. Sitronic war daher auf der Suche nach einem besonders wärmeleitfähigen Klebstoff. Dieser musste zudem Spitzentemperaturen von bis zu 160 °C aushalten und eine gute Haftung auf den Kupfer-Inlays der Leiterplatte und dem Aluminium-Druckguss-Kühlkörper besitzen. Zusätzlich sollte der Klebstoff auch für die Verbindung des Kühlkörpers mit dem aus Hochleistungskunststoff PA 66 GF30 bestehenden Gehäuse verwendet werden können.

Die vorgegebenen Klebstoffeigenschaften bezüglich Wärmeleitfähigkeit, Temperaturbeständigkeit und Haftung wurden mit einem 12.000 Zyklen umfassenden Temperaturwechseltest von -30 °C zu +125 °C, einem Shakertest und einem abschließenden Funktionstest zur Entwärmung geprüft.

Gebläseregler für Klimaanlagen: Je kompakter die Bauform, desto besser muss die Temperaturabführung sein (Bilder: Sitronic)

Zahlreiche Prozessvorteile

Nach diesen drei Eignungstests mit verschiedenen Produkten entschied sich Sitronic für das wärmeleitfähige Epoxidharz DELO MONOPOX AD von DELO Industrie Klebstoffe. Dabei handelt es sich um einen robusten und speziell für Sitronic entwickelten Klebstoff, der mehr Füllstoffe für eine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt. Zudem bietet er zusätzliche Prozessvorteile.

So lässt er sich als einkomponentiges Produkt einfach verarbeiten, denn Mischanlagen sind nicht erforderlich und Mischfehler damit ausgeschlossen. Der Klebstoff ist silikonfrei, was in der Automobilindustrie wegen Problemen, die aufgrund von Ausgasungen in Nachfolgeprozessen entstehen können, häufig gewünscht ist. Zudem lässt sich der Klebstoff in einem Prozessschritt aushärten – zum Beispiel in 40 Minuten bei 150 °C – und kann dank seiner universellen Haftung für beide Verklebungen eingesetzt werden. Das vereinfacht den Anlagenbau, da nur ein Dosiersystem benötigt wird, das sowohl für das Verkleben der Kühlkörpers mit der Leiterplatte als auch mit dem Gehäuse verwendet werden kann.

Vollgas in der Produktion

Der Produktionsprozess der Gebläseregler startet bei Sitronic mit einer Vorbehandlung der Bauteile mit Atmosphärendruckplasma. Das erhöht deren Oberflächenenergie und sorgt so für eine verbesserte Haftung des Klebstoffs. Direkt im Anschluss erfolgt das Dosieren des Klebstoffs durch ein Exzenterschneckenventil. Schließlich werden die Bauteile gefügt, bevor der Klebstoff im Umluftofen ausgehärtet wird.

Der dabei zum Einsatz kommende Durchlaufofen sorgt für einen hohen Durchsatz und für eine effiziente Fertigung. Sitronic kann so die hohen Stückzahlen erreichen, die für die Belieferung der zahlreichen OEMs und Tier 1 gefordert sind.

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