Sichere Schalterlösungen dank Klebetechnik

Als Anbieter von elektronischen Komponenten, Eingabesystemen und Gesamtlösungen entwickelt und produziert Schurter eine Vielzahl von Schaltern, darunter Mikro- und Piezoschalter, mechanische Taster sowie berührungslose Schalter. Das 1993 gegründete Technologieunternehmen mit Hauptsitz in Luzern beschäftigt weltweit 1.800 Mitarbeitende. Die Schurter-Gruppe umfasst 17 Gesellschaften in 15 Ländern, davon 10 mit eigenen Produktionsstandorten. Das Unternehmen bietet auch smarte, intelligente Gerätesteckverbindungen sowie Stecker aus biobasiertem Kunststoff an.

Weiterentwicklung der Schalter MSMII

Regelmäßig weiterentwickelt werden auch die Schalter MSMII. Diese extrem widerstandsfähigen Modelle sind für raue Umgebungsbedingungen sowohl drinnen als auch draußen konzipiert und finden Anwendung in der Medizin-, Food- und Automobilindustrie sowie im Maschinenbau. Dank ihrer IP67-Zertifizierung, die für Staub- und Wasserdichtigkeit sorgt, und der speziellen Verklebung, die sehr hohe ESD-Festigkeit (Kontaktentladung ±8 KV; Luftentladung ±15 KV) bietet, erfüllen sie ihr Leistungsversprechen von bis zu 20 Mio. Betätigungen laut Unternehmensangaben selbst unter anspruchsvollen Bedingungen.

Das muss der Klebstoff können

Um die angestrebten Ziele zu erreichen, muss das Innere des Schalters hermetisch verschlossen sein. Für die geforderte ESD-Festigkeit wird eine Leiterplatte aus FR4 mit Klebstoffen vergossen und abgedichtet. Die weiteren Anforderungen umfassen u.a. eine Haftung auf FR4, IP67-Zertifizierung des Schalters, Dichtigkeit im gesamten Temperatureinsatzbereich von -40 °C  bis +85 °C, hohe Medienbeständigkeit sowie eine transparente Optik des Vergusses, um die Farbe des Schalters gut sichtbar zu machen und optimale Signalisation zu ermöglichen. Schurter produziert die neue Schaltergeneration in zahlreichen Varianten. Zudem bestand die prozesstechnische Anforderung, dass die zu findende klebtechnische Lösung einfach automatisierbar sein soll und für Stückzahlen in Millionenhöhe pro Jahr geeignet ist.

Tests und Empfehlung der Klebspezialisten von Credimex

Um die beste Lösung für die vielfältigen Anforderungen zu finden, unterzogen die Klebspezialisten von Credimex aus Alpnach/Schweiz mehrere in Frage kommende Produkte umfangreichen Tests in ihrem hauseigenen Labor. Schurter überprüfte zusätzlich die Festigkeit der Produkte nach 15 Stunden Kältelagerung bei -45 °C, 15 Stunden Wärmelagerung bei +85 °C sowie nach sechs Temperaturwechseln von -45 °C zu +85 °C und zurück. Weitere Tests wurden unter Wärme und Luftfeuchtigkeit durchgeführt, darunter die Prüfung der Festigkeit nach 21 Tagen Lagerung bei +40 °C und 55 % relativer Luftfeuchtigkeit.

Nach diesen Tests empfahl Credimex den Einsatz eines dualhärtenden Produkts. Es handelt sich um ein modifiziertes, farbloses und lösungsmittelfreies UV-Acrylat, das auf FR4 und Glas Druck-Scherfestigkeiten von 9 MPa erreicht. Dieses Produkt bietet zudem Flammschutz nach ANSI/UL 94 HB und einen sekundären Härtungsmodus mit Luftfeuchtigkeit, der besonders für die Aushärtung in Schattenzonen nützlich ist, die beim Belichten kein Licht erreichen – eine häufige Herausforderung bei Vergussanwendungen.

Die typische Belichtungszeit beträgt 3 Sekunden bei einer Wellenlänge von 400 nm. Nach dieser sehr kurzen Zeit ist die Vergussmasse ausgehärtet und die gesamte Baugruppe kann weiterverarbeitet werden. Damit war sie auch für die Integration in die neue, von Schurter komplett selbst entwickelte vollautomatisierte Produktionslinie geeignet, in die auch das nötige Dosier- und Aushärtungsequipment integriert sind.

So funktioniert es in der Praxis

Die Vergussmasse wird vom volumetrischen Dosiersystem Delo-DIV VD600 dosiert, das laut Unternehmensangaben dank seines Endloskolbens eine Dosiergenauigkeit von bis zu 99 % erreicht. Dadurch wird eine saubere, tropffreie und reproduzierbare Dosierung erreicht, unabhängig von Viskositätsschwankungen. Die Aushärtung der Vergussmasse erfolgt durch zwei aktiv luftgekühlte Flächenlampen vom Typ Delolux 202 / 400 A1, die eine Maximalintensität von 1.000 mW/cm² bieten. Gesteuert werden diese Lampen über das kompakte Delolux Pilot A2i Profinet Gerät, das ebenfalls in die Anlage integriert ist.

Mit dieser Lösung konnten alle Anforderungen bezüglich Klebstoff und Fertigungsprozess erfüllt werden. Da der gesamte Prozess – von der Dosierung über den Klebstoff bis zur Aushärtung – aus einer Hand kommt, profitiert Schurter zusätzlich von einem optimal aufei-nander abgestimmten System. Seit dem Produktionsstart im Herbst 2023 läuft die Herstellung der neuen Schaltergeneration laut Unternehmensangaben zuverlässig und effizient auf Hochtouren.