Wie schützt man Elektronik, wenn ein normales Gehäuse nicht mehr reicht?

Hitze, Feuchtigkeit, aggressive Medien, starke Vibrationen oder wiederholte Sterilisationszyklen: Elektronik kann im späteren Einsatz Belastungen ausgesetzt sein, für die ein klassisches Gehäuse allein nicht ausreicht.

Dann beginnt die Entwicklung nicht mit der Frage nach einem bestimmten Kunststoff. Zuerst muss klar sein, was Ihre Elektronik oder Ihr Antrieb im Einsatz tatsächlich aushalten muss. Daraus ergeben sich die Anforderungen an das Material, das geeignete Verkapselungsverfahren und die Prüfungen, mit denen sich die Belastbarkeit der Lösung absichern lässt.

Genau hier setzt die Polymertechnologie bei EPnP an. Materialauswahl, Simulation, Verarbeitung und Prüfung werden von Beginn an zusammengedacht. So kann die Verkapselung gezielt auf die Anforderungen Ihres Produkts abgestimmt werden und nicht nur vor äußeren Einflüssen schützen.

Polymertechnologie bei EPnP

Bei der Verkapselung von Elektronik geht es um mehr, als eine Baugruppe mit Kunststoff zu umschließen. Material, Geometrie, Temperaturverhalten und spätere Umgebungsbedingungen beeinflussen sich gegenseitig und müssen entsprechend aufeinander abgestimmt werden.

EPnP verbindet dafür Werkstoffwissen mit Entwicklung und Fertigung. Wir unterstützen Sie bei der Auswahl geeigneter Polymere, untersuchen deren Verhalten unter den zu erwartenden Einsatzbedingungen und entwickeln daraus die passende Verkapselung für Elektroniken, Sensoren oder elektrische Antriebe.

Für die Materialauswahl steht eine umfangreiche Datenbasis zur Verfügung, die über Jahre gemeinsam mit Forschungspartnern aufgebaut wurde. Auch digitale Modelle und Materialsimulationen fließen in die Entwicklung ein. Dadurch lässt sich bereits vor der Fertigung untersuchen, wie sich ein Werkstoff unter bestimmten Belastungen verhalten wird.

Diese Vernetzung ist entscheidend für die späteren Eigenschaften. Duroplaste können hohen Temperaturen standhalten, nehmen nur wenig Feuchtigkeit auf und weisen eine hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Flüssigkeiten auf. Je nach Material und Auslegung sind Einsatztemperaturen von bis zu 200 °C möglich.

Auch sensible Bauteile und Lötstellen müssen während der Verkapselung berücksichtigt werden. Durch eine gezielte Prozessauslegung wird das Material in einem Stadium eingebracht, in dem möglichst geringe Kräfte auf empfindliche Bereiche übertragen werden. Erst anschließend schreitet die Vernetzung weiter fort.

Für das Vergießen und Umspritzen von Elektroniken und Antrieben nutzt EPnP außerdem ein patentiertes Verfahren, mit dem robuste Bauteile für anspruchsvolle Einsatzbedingungen realisiert werden können.

Das richtige Material für Ihre Anwendung

Welche Polymerlösung geeignet ist, lässt sich nicht pauschal beantworten.

Muss Ihr Produkt über Jahre Feuchtigkeit oder Chemikalien widerstehen? Wird es regelmäßig sterilisiert? Treten starke Temperaturschwankungen, Vibrationen oder Stoßbelastungen auf? Und muss eine integrierte Antenne trotz Verkapselung weiterhin zuverlässig senden und empfangen?

Solche Fragen entscheiden darüber, welches Material und welche Geometrie sinnvoll sind.

EPnP greift dafür auf eine Materialdatenbank mit unterschiedlichen Duroplasten und ihren Eigenschaften zurück. Neben mechanischen und thermischen Kennwerten spielt besonders das Verhalten gegenüber Flüssigkeiten und Lösungsmitteln eine Rolle.

Denn selbst ein grundsätzlich widerstandsfähiger Kunststoff ist nicht automatisch für jedes Medium und jede Einsatzdauer geeignet. Entscheidend ist deshalb nicht nur, welches Material bestimmte Eigenschaften mitbringt, sondern ob diese Eigenschaften zur konkreten Anwendung und zu den dort auftretenden Belastungen passen.

Einsatzbereiche der Polymertechnologie

Die Anforderungen unterscheiden sich je nach Branche erheblich. Gemeinsam ist den Anwendungen jedoch, dass Elektronik dort zuverlässig funktionieren muss, wo Umgebungsbedingungen schnell zum entscheidenden Faktor werden.

Medizintechnik

Chirurgische Instrumente müssen beispielsweise wiederholte Sterilisationsprozesse überstehen und gleichzeitig mechanisch belastbar bleiben. Je nach Anwendung kommen Autoklavieren, Gamma- oder EtO-Sterilisation hinzu.

Eine geeignete Verkapselung kann empfindliche Elektronik schützen und gleichzeitig dazu beitragen, Instrumente so auszulegen, dass für die Sterilisation möglichst wenig demontiert werden muss.

Industrial IoT

Sensoren in Bergbau, Landwirtschaft, Schifffahrt oder industriellen Anlagen sind häufig dauerhaft Feuchtigkeit, Schmutz, Chemikalien, Temperaturwechseln oder mechanischen Belastungen ausgesetzt.

Bei drahtlosen Systemen kommt eine weitere Frage hinzu: Wie verändert das Verkapselungsmaterial die Antennenleistung?

Materialart und Schichtdicke können deshalb auch unter HF-Gesichtspunkten betrachtet und auf die verwendete Antenne abgestimmt werden. Im Whitepaper wird eine vollständig drahtlose Sensorplattform beschrieben, bei der genau diese Wechselwirkung berücksichtigt wurde.

Aerospace und Mobilität

Elektronik in Luft- und Raumfahrt- oder Mobilitätsanwendungen muss hohe Temperaturunterschiede, Vibrationen und Stoßbelastungen verkraften und auch über lange Einsatzzeiten zuverlässig funktionieren.

Eine hochintegrierte Verkapselung kann hier dazu beitragen, Elektronik kompakt aufzubauen und gleichzeitig gegen äußere Einflüsse zu schützen.

Von der Materialfrage bis zum geprüften Bauteil

Polymertechnologie beginnt bei EPnP nicht erst an der Spritzpresse.

Wenn Sie eine Elektronik, einen Sensor oder einen Antrieb für anspruchsvolle Umgebungsbedingungen entwickeln, betrachten wir zunächst die tatsächlichen Anforderungen Ihrer Anwendung. Welche Temperaturen treten auf? Mit welchen Medien kommt das Produkt in Kontakt? Welche mechanischen Belastungen sind zu erwarten und welche funktionalen Eigenschaften dürfen durch die Verkapselung nicht verändert werden?

Darauf aufbauend lassen sich Material, Geometrie und Fertigungsverfahren auswählen. Simulationen helfen dabei, Varianten früh zu bewerten. Anschließend kann die entwickelte Lösung gefertigt und unter definierten Belastungen geprüft werden.

Die Verkapselung wird damit nicht erst nachträglich um ein bereits fertiges Produkt herum geplant, sondern kann von Anfang an Teil seiner Entwicklung sein.

Mehr erfahren im Whitepaper

Wie verhalten sich Duroplaste gegenüber Lösungsmitteln? Welche Rolle spielen Diffusionssimulation und thermische Effekte? Und was zeigen Vibrations-, Schock- und Falltests an vollständig verkapselten Systemen?

In unserem Whitepaper gehen wir tiefer auf die technischen Hintergründe ein und zeigen anhand konkreter Untersuchungen, wie sich Polymerverkapselungen für anspruchsvolle Anwendungen entwickeln und absichern lassen.