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          環氧樹脂膠在電子電器領域中的應用
          來源:  發布:2022/8/3 17:50:05

          環氧樹脂的介電性能、力學性能、粘接性能、耐腐蝕性能優異,固化收縮率和線脹系數小,尺寸穩定性好,工藝性好,綜合性能極佳,更由于環氧材料配方設計的靈活性和多樣性,使得能夠獲得幾乎能適應各種專門性能要求的環氧材料,從而使它在電子電器領域得到廣泛的應用。并且其增長勢頭很猛。尤其在日本發展極快。以1998年世界主要消費環氧樹脂的國家及地區,用于電子電器領域的環氧樹脂占各國或地區環氧樹脂總消費量的比例來看:日本為40%,西歐為24%,美國為19%。而我國只占13%。隨著我國四大支柱產業之一-電子工業的飛速發展,預計環氧樹脂在此領域中的應用必將會有大幅度的增長。

          環氧樹脂在電子電器領域中的應用主要有:電力互感器、變壓器、絕緣子等電器的澆注材料,電子器件的灌封材料,集成電路和半導體元件的塑封材料,線路板和覆銅板材料,電子電器的絕緣涂料,絕緣膠粘劑,高壓絕緣子芯棒、高電壓大電流開關中的絕緣零部件等絕緣結構材料等。后三類環氧材料將下面章節介紹中一一介紹。

          環氧樹脂電子電器封裝及絕緣材料的發展方向主要是:提高材料的耐熱性、介電性和阻燃性,降低吸水率、收縮率和內應力。改進的主要途徑是:合成新型環氧樹脂和固化劑;原材料的高純度化;環氧樹脂的改性,包括增韌、增柔、填充、增強、共混等;開發無溴阻燃體系;改進成型工藝方法、設備和技術。

          1、環氧樹脂澆注及澆注材料

          環氧樹脂澆注是將環氧樹脂、固化劑和其他配合料澆注到設定的模具內,由熱塑性流體交聯固化成熱臥性制品的過程。由于環氧樹脂澆注產品集優良的電性能和力學性能于一體,因此環氧樹脂澆注在電器工業中得到了廣泛的應用和決速的發展。

          環氧樹脂澆注的工藝方法,從不同的工藝條件去理解有不同的區分方法。從物料進入模具的方式來區分可分為澆注和壓注。澆注指物料自流進入模具。它又分常壓澆注和真空澆注。壓注指物料在外界壓力下進入模具,并且為了強制補縮,在物料固化過程中,仍保持著一定的外壓,它由過去的簡單加壓凝膠法發展成現在成熟的自動壓力凝膠法。

          從物料固化溫度來區分可分為常溫澆注法和高溫澆注法。選用常溫或高溫澆注法由澆注材料的本身性質所決定的,其根本區別是澆注材料固化過程中所必需的溫度條件。

          從物料固化的速度來區分可分為普通固化法和快速固化法。物料進入模具至拆模所需的時間為初固化時間,普通固化法需幾個甚至十幾個小時,快速固化法只需十幾分鐘至幾十分鐘。

          現代澆注工藝中,應用比較成熟的澆注工藝方法主要是真空澆注法和自動壓力凝膠法。

          (1)真空澆注工藝

          真空澆注工藝是目前環氧樹脂澆注中應用最為廣泛、工藝條件最為成熟的工乙方法。

          對于一件環氧樹脂澆注的電器絕緣制品,它要求外觀完美、尺寸穩定、力學年耍:—電性能合格。它的這些性能取決于制件本身的設計、模具的質量、澆注用材料的選擇、澆注工藝條件的控制等各個方面。環氧樹脂真空澆注的技術要點就是盡可能減少澆注制品中的氣隙和氣泡。為了達到這一目的,在原料的預處理、混料、澆注等各個工序都需要控制好真空皮、溫度及工序時間。

          (2)自動壓力凝膠工藝

          自動壓力凝膠工藝是20世紀70年代初由瑞士CIB入Ctigy公司開發的技術。因為這種工藝類似于熱塑性塑料注射成型的工藝方法,因此也稱其為壓力注射工藝。它的最為顯著的優點是大大提高了澆注工效?梢哉f自動壓力凝膠技術的開發成功及在工業上的大量應用,是真空澆注由間歇、手工操作向自動化生產發展的一場革命,它和真空澆注的主要區別在于:
          1)澆注材料是在外界壓力下通過管道由注入口注入模具。
          2)物料的混料處理溫度低,模具溫度高。
          3)物料進人模具后,固化速度快,通常為十幾分鐘至幾十分鐘。
          4)模具固定在液壓機上,模具加熱由模具或模具固定板上的電熱器提供。
          5)模具的合拆由液壓機上的模具固定板移動來完成。
          自動壓力凝膠工藝的特點:模具利用率高,生產周期短,勞動效率高;模具裝卸過程中損傷程度低,模具使用壽命長;自動化程度高,操作人員勞動強度輕;制品成型性好,產品質量有所提高。
          2、環氧樹脂的灌封及灌封材料
          (1)灌封料的用途
          灌封是環氧樹脂的一個重要應用領域。已廣泛地用于電子器件制造業,是電子工業不可缺少 的重要絕緣材料。
          灌封,就是將液態環氧樹脂復合物用機械或手工方式灌入裝有電子元件、線路的器件內,在常溫或加熱條件下固化成為性能優異的熱因性高分子絕緣材料。它的作用是:強化電子器件的整體性,提高對外來沖擊、震動的抵抗力;提高內部元件、線路間絕緣,有利于器件小型化、輕量化;避免元件、線路直接暴露,改善器件的防水、防潮性能。
          (2)灌封料的分類
          環氧灌封料應用范圍廣,技術要求千差萬別,品種繁多。從固化條件上分,有常溫固化和加熱固化兩類。從劑型上分,有雙組分和單組分兩類。多組分劑型,由于使用不方便,做為商品不多見。
          常溫固化環氧灌封料一般為雙組分,灌封后不需加熱即可固化,對設備要求不高,使用方便。缺點是復合物作業教度大,浸滲性差,適用期短,難以實現自動化生產,且固化物耐熱性和電性能不很高。一般多用于低壓電子器件灌封或不宜加熱固化的場合使用。
          (3)灌封料的術要求
          加熱固化雙組分環氧灌封料,是用量最大、用途最廣的品種。其特點是復合物作業教度小,工藝性好,適用期長,浸滲性好,固化物綜合性能優異,適于高壓電子器件自動生產線使用。
          單組分環氧灌封料,是近年國外發展的新品種,需加熱固化。與雙組分加熱固化灌封料相比,突出的優點是所需灌封設備簡單,使用方便,灌封產品的質量對設備及工藝的依賴性小。不足之外是成本較高,材料貯存條件要求嚴格,所用環氧灌封料應滿足如下要求:
          1)性能好,適用期長,適合大批量自動生產線作業。
          2)教度小,浸滲性強,可充滿元件和線間。
          3)灌封和固化過程中,填充劑等粉體組分沉降小,不分層。
          4)固化放熱峰低,固化收縮小。
          5)固化物電氣性能和力學性能優異,耐熱性好,對多種材料有良好的粘接性,吸水性和線膨脹系數小。
          6)某些場合還要求灌封料具有難燃、耐候、導熱、耐高低溫交變等性能。近年,隨電子工業迅猛發展,我國已擁有一支優秀的環氧灌封料研究、開發隊伍,專業生產廠家規模不斷壯大,產品商品化程度明顯提高,初步形成了門類品種較為齊全的新興產業。

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