лучший клей для FR4 к алюминию

Я делаю свои собственные светодиодные лампы (для клиновидных розеток в низковольтном приложении). Ключевая деталь конструкции требует, чтобы я приклеил небольшой (примерно 3/8 дюйма x 1 дюйм) кусок печатной платы FR4 (который вставляется в клиновидное гнездо и содержит пару небольших компонентов) к алюминиевой «звезде» ( термоподложка для самого светодиодного излучателя):

https://www.mouser.com/ProductDetail/Bergquist-Company/804087?qs=jQRjkUoUCJebprw0Kn9Vjw%3D%3D

FR4 будет перпендикулярен звезде, с узким 3/8-дюймовым краем FR4 напротив задней части звезды.

введите описание изображения здесь

Излучатель SSL Osram Oslon будет работать на мощности до ватта (но обычно ближе к 3/4). Они будут работать непрерывно до 10 часов за один раз. Максимальная заявленная температура перехода составляет 135 C.

Мой вопрос, каков наилучший метод для того, чтобы сделать это приложение? Я пробовал эпоксидную смолу JB Weld (двухкомпонентную), 100% силиконовый герметик (в частности, GE clear Silicon II) и намереваюсь поэкспериментировать с Sugru. Эпоксидка довольно прочная, но мне удалось разорвать контакты, когда я вытаскивал застрявшие лампочки из патронов. Преимущество силикона в гибкости, но я не думаю, что он такой прочный; его также легче собрать, так как он имеет достаточную жесткость, чтобы удерживать FR4 на месте во время отверждения, тогда как эпоксидная смола требует крепления. Я никогда не работал с Сугру.

Есть ли другие методы, которые я мог бы рассмотреть? Факторы, которые я не учел?

У вас есть какие-либо спецификации для повышения температуры соединения, например, 50 'C, и вы сделали какие-либо расчеты на Rth. Большинство пластиков, включая силикон, эпоксидную смолу, частицы железа в сварном шве JB, FR4, являются отличными теплоизоляторами, но чем тоньше, тем лучше. Также хорошо подходит структурный клей для полиуретанового основания на краях. Как правило, эпоксидная смола с содержанием серебра 99,9% лучше всего подходит для тончайшего слоя и структурной поддержки для предотвращения деформации.
Недавно я использовал JB Weld: Plastic bonder для установки нейлоновых стоек на оцинкованную стальную основу. Очень мягкий изгиб и прочная связь. Можно предположить, что это будет хорошо работать для ваших нужд, но не могу сказать наверняка.
@ Тони, я собираюсь потреблять меньше ватта, и предварительные результаты (по общему признанию, очень случайные) показывают, что звезда не слишком нагревается. Но хорошо, что мне не нужно слишком хорошо изолировать заднюю часть звезды. Эти теплопроводящие эпоксидные смолы выглядят намного лучше, но очень дорогие, поэтому я буду использовать их только в случае необходимости.
Частью проблемы является тепловое расширение и сжатие алюминия в зависимости от температуры. Я смог приклеить алюминиевый кронштейн к коробке из нержавеющей стали только с помощью RTV 262, в котором нет аммиака. Все типы эпоксидных смол и цементов не выдержали испытания на нагрев/замораживание. У меня нет лучшего мнения, чем РТВ.
@ Тони, ты не предполагаешь, что полиуретановый клей для пола особенно хорош с точки зрения теплопроводности, но с хорошей прочностью, верно? Что вы имеете в виду под "по краям"?
Я ожидаю, что эпоксидная смола не выдержит высоких температур. Тем не менее, он может работать немного лучше, если он специально разработан для высокой температуры и если вы можете применить контролируемую термическую обработку после отверждения. Кремний кажется хорошим выбором. Вы ДОЛЖНЫ использовать кремний, предназначенный для печатных плат. Существует также двусторонняя акриловая клейкая лента для радиатора. Что бы вы ни использовали, вам может потребоваться сначала выполнить некоторую обработку поверхности. Любые остатки пленки на алюминии или FR4 могут привести к нарушению соединения.
Я также думаю, что склеивание кромок FR4 — не лучший план, потому что площадь поверхности для работы невелика. Таким образом, вы можете переосмыслить весь подход.
@RustyShackleford правильно. Я предлагал не полиуретан для термической связи, а структурную прочность для сил сдвига и деформации КТР. Серебряной эпоксидной смолой нужно только заполнить ямки некомпланарности, зажатые, чтобы удалить все воздушные зазоры, поэтому очень тонкие. ЦП использует смазку с серебряным и керамическим наполнителем под очень плоскими поверхностями с сильным структурным усилием пружины, чтобы сделать то же самое. Но здесь структурная слабость очевидна.
@mkeith, я не просто склеиваю края (должно было быть яснее об этом в OP), скорее, на обратной стороне звезды будет конусообразное филе клея, то есть, возможно, 3/8 дюйма в диаметре, а затем выступает примерно на 1/4 дюйма по бокам печатной платы
@mkeith, под кремнием, разработанным для печатных плат, вы имеете в виду «нейтральное отверждение» в отличие от обычного «кислотного отверждения»? Как описано в этом подробном посте: electronics.stackexchange.com/questions/18525/…
Да. нейтральное лекарство. Но более того, при отсутствии экспертных знаний я бы использовал что-то, сделанное поставщиком клея под торговой маркой, где в документации по продуктам конкретно упоминается применение к печатным платам. Важно, чтобы не было, например, токопроводящих добавок, которые могут вызвать короткое замыкание в цепи. Но, в конечном счете, из-за того, как вы это делаете (на нервах), я действительно думаю, что вам следует пересмотреть свое решение. Может быть, сделать небольшую металлическую скобу, чтобы соединить плату со звездой. Если вы полагаетесь на скругление, материал скругления должен обладать прочностью. Это аргумент в пользу эпоксидной смолы и против силикона.
Существуют компромиссы, и вам, возможно, придется протестировать несколько различных решений. Кроме того, вам нужно изучить, как что-то терпит неудачу. Склеивание произошло прямо на границе платы/эпоксидной смолы или на границе алюминия/эпоксидной смолы? Если это так, подготовка поверхности может решить проблему. Если эпоксидка не удалась (трещина в середине галтели), то вам нужно перейти на более прочный материал (например, алюминий).
Мои неудачи с эпоксидной смолой были на границе между эпоксидной смолой и алюминием. На печатной плате гораздо больше неровностей для кремния, и я в конечном итоге спроектирую свою собственную печатную плату, чтобы я мог вставить большое сквозное отверстие, чтобы на самом деле был «мост» из клея, удерживающий это соединение. Я еще не пробовал шлифовать алюминий (просто почистил и быстро прошелся наждачной шкуркой). Опять же, с моим собственным дизайном печатной платы небольшая проводимость клея не будет проблемой. Силикон действительно кажется довольно прочным, и я склоняюсь к нему.
Если бы я сделал небольшой металлический кронштейн, как вы предлагаете, я, конечно, мог бы прикрутить его к своей конструкции печатной платы. Мне все равно придется приклеивать его к звездному алюминию. У меня было бы преимущество аналогичных материалов и большей площади склеивания. Это также помогло бы решить проблему (отсутствия) теплопроводности.
Можете ли вы сделать отверстие в звезде для FR4, чтобы вы могли вставить штифт через FR4, чтобы закрепить его?
Я не думаю, что смогу пролезть в такое большое отверстие (не повредив светодиодные излучатели и дорожки к площадкам для пайки), но небольшая зацепка может быть полезна в любом случае, чтобы закрепить Г-образный кронштейн и забыть о клеях. вообще.

Ответы (1)

Это должно иметь возможность быть «сконструированным» с разумной степенью уверенности либо на основе одной теории, либо с небольшой экспериментальной помощью.

Ключевыми параметрами, по-видимому, являются температура радиатора, прилагаемые усилия и характеристики сцепления с используемыми материалами.

Независимо от условий клея, максимальная температура монтажа светодиодов имеет верхний предел, установленный номинальной температурой светодиодов. В первом приближении современные светодиоды класса освещения Cree рассчитаны на рабочую температуру 105 градусов Цельсия. Это жарко по традиционным электронным стандартам - обычно вам не захочется постоянно работать с оборудованием намного выше этого, если только для этого нет очень веской причины, а более низкое значение может быть разумным.

Вы не говорите, какие светодиоды мощностью в ваттах вы собираетесь использовать, рабочие периоды и рабочие циклы, целевые температуры или габаритные размеры. В совокупности они определяют, можно ли построить ваши «лампочки» без средств отвода тепла извне.

Взглянув на листы технических данных нескольких эпоксидных клеев, можно увидеть широкий диапазон температурных характеристик. Некоторые базовые эпоксидные смолы (максимальная рабочая температура 60 C) не будут работать. Другие с рейтингом «возможно» 120 C max будут работать. Высокотемпературные эпоксидные смолы выдерживают температуры, которые быстро убивают светодиоды.

Примеры:

  1. Вот полуслучайно выбранный технический паспорт эпоксидной смолы (TDS).
    BOSTIK EPOXY BOND 5 МИНУТ ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ КЛЕЙ

Они говорят

После полного отверждения клей может выдерживать кипячение воды в течение коротких периодов времени. Рейтинг термостойкости при температуре 60ºC непрерывно.

то есть - возможно, это удовлетворит ваши потребности в светодиодах, которые гарантированно будут гореть в течение коротких периодов времени (индикатор, стоп ...), но не будет работать в приложениях, где температура поднимается до 105+ градусов.

  1. EVO-STIK HARD & FAST ДВУХКОМПОНЕНТНЫЙ КЛЕЙКИЙ СТИК НА ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЕ.
    Температура: от -40 C до +120 C в зависимости от условий использования.

МОЖЕТ БЫТЬ!

  1. Resinstech RT323 Высокотемпературная система эпоксидной смолы
    Рабочая температура: от -50 C до 200 C

Подходящий.

  1. MG Chemicals Высокотемпературный эпоксидный компаунд для заливки и герметизации 832HT
    Постоянная рабочая температура от -30 до +225 °C
    Макс. 250°С

Подходящий.

Глядя на TDS для различных силиконовых каучуков, можно было бы сравнить, но, похоже, есть подходящие эпоксидные смолы.

Спасибо, Рассел, за ответ. Я отредактировал вопрос (чуть ниже рисунка), чтобы добавить некоторую информацию, которую вы упомянули. 135C кажется ужасно высоким, но выглядит правильно («абсолютный» максимум — 160C): media.osram.info/media/resource/hires/osram-dam-2495583/…
Теперь у меня есть в основном экспериментальные доказательства, а именно несколько тестовых ламп, которые я сделал с силиконовым RTV и с простой эпоксидной смолой JB Weld. Эпоксидная смола порвется, если я потяну слишком сильно, но я сомневаюсь, что подготовил алюминий должным образом (думаю, мне нужно протереть растворителем, отполировать наждачной бумагой и снова протереть). RTV работает лучше, но рано или поздно сломается. Джентльмены из Loctite порекомендовали этот двухкомпонентный полиуретан, и у меня есть тюбик в пути: ellsworth.com/products/adhesives/urethan/…
Эти тестовые лампочки работают до года. Звезда не слишком горячая на ощупь (высокая наука). Но я считаю правильным, что температура является большой проблемой по трем причинам: 1. Клейкая кромка слишком сильно изолирует звезду, позволяя излучателю перегреваться. 2. Температура напрямую ослабляет клей (температура стеклования U-05FL составляет всего 48°C, что может быть проблемой). 3. Температурное расширение/сжатие материалов ослабляет соединение.
лучший клей для FR4 к алюминию
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v