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电子灌封胶的主要应用
来源: | 作者:艾邦机电 | 发布时间: 2018-07-28 | 1211 次浏览 | 分享到:
一、常见灌封胶介绍
     电子灌封胶主要用于电子元器件的粘接、密封、灌封和涂覆保护。 灌封胶在未固化前属于液体状,具有流动性,胶液黏度根据产品的材质、性能、生产工艺的不同而有所区别。在完全固化后才能实现它的使用价值,固化后可以起到防水防潮、防尘、绝缘、导热、保密、防腐蚀、耐温、防震的作用。电子灌封胶种类非常多,这里主要介绍下环氧树脂灌封胶、聚氨酯灌封胶、有机硅灌封胶等。
1.环氧树脂灌封胶
    通过欧盟ROHS指定标准,固化物硬度高、表面平整、光泽好,有固定、绝缘、防水、防油、防尘、防盗密、耐腐蚀、耐老化、耐冷热冲击等特性。用于电子变压器、AC电容、负离子发生器、水族水泵、点火线圈、电子模块、LED模块等的封装。适用于中小型电子元器件的灌封,如汽车、摩托车点火器、LED驱动电源、传感器、环型变压器、电容器、触发器、LED防水灯、电路板的的保密、绝缘、防潮(水)灌封。
优点:环氧树脂灌封胶多为硬性,也有极少部分改性环氧树脂稍软。该材质的较大优点在于对材质的粘接力较好以及较好的绝缘性,固化物耐酸碱性能好。环氧树脂一般耐温100℃。材质可作为透明性材料,具有较好的透光性。价格相对便宜。
缺点:抗冷热变化能力弱,受到冷热冲击后容易产生裂缝,导致水汽从裂缝中渗人到电子元器件内,防潮能力差;固化后胶体硬度较高且较脆,较高的机械应力易拉伤电子元器件;环氧树脂一经灌封固化后由于较高的硬度无法打开,因此产品为“终身”产品,无法实现元器件的更换;透明用环氧树脂材料一般耐候性较差,光照或高温条件下易产生黄变。
应用范围:一般用于LED、变压器、调节器、工业电子、继电器、控制器、电源模块等非精密电子器件的灌封。
2.聚氨酯灌封胶
聚氨酯灌封胶又成PU灌封胶,通常由聚醋、聚醚和聚双烯烃等低聚物的多元醇与二异氰酸酯, 以二元醇或二元胺为扩链剂, 经过逐步聚合而成。灌封胶通常可以采用预聚物法和一步法工艺来制备。
聚氨酯灌封材料的特点为硬度低, 强度适中, 弹性好, 耐水, 防霉菌, 防震, 透明, 有优良的电绝缘性和难燃性, 对电器元件无腐蚀, 对钢、铝、铜、锡等金属, 以及橡胶、塑料、木质等材料有较好的粘接性。灌封材料可使安装和调试好的电子元件与电路不受震动、腐蚀、潮湿和灰尘等的影响。
优点:聚氨酯灌封胶具有较为优异的耐低温性能,材质稍软,对一般灌封材质均具备较好的粘结性,粘结力介于环氧树脂及有机硅之间。具备较好的防水防潮、绝缘性。
缺点:耐高温能力差且容易起泡,必须采用真空脱泡;固化后胶体表面不平滑且韧性较差,抗老化能力、抗震和紫外线都很弱、胶体容易变色。
应用范围:一般应用于发热量不高的电子元器件的灌封。变压器、抗流圈、转换器、电容器、线圈、电感器、变阻器、线形发动机、固定转子、电路板、LED、泵等。
3.有机硅灌封胶
有机硅灌封胶的种类很多,不同种类的有机硅灌封胶在耐温性能、防水性能、绝缘性能、光学性能、对不同材质的粘接附着性能以及软硬度等方面有很大差异。有机硅灌封胶可以加入一些功能性填充物赋予其导电导热导磁等方面的性能。有机硅灌封胶的机械强度一般都比较差,也正是借用此性能,使其达到“可掰开”便于维修,即如果某元器件出故障,只需要撬开灌封胶,换上新的原件后,可以继续使用。
   有机硅灌封胶的颜色一般都可以根据需要任意调整。或透明或非透明或有颜色。有机硅灌封胶在防震性能、电性能、防水性能、耐高低温性能、防老化性能等方面表现非常好。
双组有机硅灌封胶是最为常见的,这类胶包括缩合型的和加成性的两类。一般缩合型的对元器件和灌封腔体的粘附里力较差,固化过程中会产生挥发性低分子物质,固化后有较明显收缩率。加成型的(又称硅凝胶)收缩率极小、固化过程中没有低分子产生。可以加热快速固化。
   优点:有机硅灌封胶固化后材质较软,有固体橡胶和硅凝胶两种形态,能够消除大多数的机械应力并起到减震保护效果。物理化学性质稳定,具备较好的耐高低温性,可在-50~200℃范围内长期工作。优异的耐候性,在室外长达20年以上仍能起到较好的保护作用,而且不易黄变。具有优异的电气性能和绝缘能力,灌封后有效提高内部元件以及线路之间的绝缘,提高电子元器件的使用稳定性。具有的返修能力,可快捷方便的将密封后的元器件取出修理和更换。
  缺点:粘结性能稍差。
应用范围:适合灌封各种在恶劣环境下工作以及高端精密/敏感电子器件。如LED、显示屏、光伏材料、二极管、半导体器件、继电器、传感器、汽车安定器HIV、车载电脑ECU等,主要起绝缘、防潮、防尘、减震作用。

二、影响沉降的主要因素
     灌封胶主要由基础树脂、填料、固化剂、交联剂、及其他助剂组成,其中填料和助剂是影响灌封胶沉降的主要因素,因此在设计灌封胶配方时,应从这两大方面考虑,这里主要从填料角度出发。(以灌封胶中常用粉料硅微粉为主)
1.填料粒径。
同种导热填料,粒径越细,沉降性越好。
这是因为细粉比表面积大,表面羟基含量较多,粒子之间的氢键较强,导致黏度较大,从而减缓填料的沉降,但是由此带来的优异抗沉降性会造成灌封胶黏度较高,因此毫无意义。常见的灌封胶采用不同粒径的填料进行粗细搭配,这种复合不仅能在体系中形成致密的堆积,而且粗粉的加入还可提高导热性能,更重要的是,粗粉对体系黏度增加较小,粗细粉体互相搭配,可以灵活调整体系黏度,从而调节沉降性。
2.填料添加量。
常见的填料均为无机粉体,在电子灌封胶领域,常见的粉料为硅微粉(见下图)。相对于硅油的密度大,且表面活性基团少;与硅油的相容性差,随着静置时间延长,无机粉体逐渐沉降,造成油粉分离。
但是当粉体添加量达到一定量后,胶体的黏度急剧增大,此时会减缓导热填料的沉降速度,油粉分离的情况减弱。但若黏度过高,将影响导热灌封胶在使用时的排泡和灌封等工艺性能,得不偿失。所以不能一味追求优异的抗沉降性,而进行高填充。
3.填料的表面性质。
用表面处理剂对填料进行表面包覆,在粉体颗粒表面引入非极性的亲油基团,使改性粉体在硅油中浸润性好,易分散均匀,粒子之间不易黏结聚集,胶体的抗沉降性增强。同时,经过表面处理工艺可降低粉体的极性,减小粉体与硅油之间的界面张力,两者相容性增强,表现出来的是胶体黏度更低。因此在灌封胶中,从提高其抗沉降能力而言,使用改性填料比普通填料好,且黏度还不会增加。

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