認識灌封膠,有機硅灌封膠的作用有哪些

硅膠解說家 2019-11-07 13:48:41

一、常見灌封膠介紹

電子灌封膠主要用于電子元器件的粘接、密封、灌封和涂覆保護。灌封膠在未固化前屬于液體狀,具有流動性,膠液黏度根據產品的材質、性能、生產 工藝的不同而有所區別。在完全固化后才能實現它的使用價值,固化后可以起到防水防潮、防塵、絕緣、導熱、保密、防腐蝕、耐溫、防震的作用。電子灌封膠種類非常多,這里主要介紹下環氧樹脂灌封膠、聚氨酯灌封膠、硅膠灌封膠等。


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1.環氧樹脂灌封膠

通過歐盟ROHS指定標準,固化物硬度高、表面平整、光澤好,有固定、絕緣、防水、防油、防塵、防盜密、耐腐蝕、耐老化、耐冷熱沖擊等特性。用于 電子變壓器、AC電容、負離子發生器、水族水泵、點火線圈、電子模塊、LED模塊等的封裝。適用于中小型電子元器件的灌封,如汽車、摩托車點火器 、LED驅動電源、傳感器、環型變壓器、電容器、觸發器、LED防水燈、電路板的的保密、絕緣、防潮(水)灌封。

優點:環氧樹脂灌封膠多為硬性,也有極少部分改性環氧樹脂稍軟。該材質的較大優點在于對材質的粘接力較好以及較好的絕緣性,固化物耐酸堿性能 好。環氧樹脂一般耐溫100℃。材質可作為透明性材料,具有較好的透光性。價格相對便宜。


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缺點:抗冷熱變化能力弱,受到冷熱沖擊后容易產生裂縫,導致水汽從裂縫中滲人到電子元器件內,防潮能力差;固化后膠體硬度較高且較脆,較高的 機械應力易拉傷電子元器件;環氧樹脂一經灌封固化后由于較高的硬度無法打開,因此產品為“終身”產品,無法實現元器件的更換;透明用環氧樹脂 材料一般耐候性較差,光照或高溫條件下易產生黃變。

應用范圍:一般用于LED、變壓器、調節器、工業電子、繼電器、控制器、電源模塊等非精密電子器件的灌封。

2.聚氨酯灌封膠

聚氨酯灌封膠又成PU灌封膠,通常由聚醋、聚醚和聚雙烯烴等低聚物的多元醇與二異氰酸酯, 以二元醇或二元胺為擴鏈劑, 經過逐步聚合而成。灌封膠 通常可以采用預聚物法和一步法工藝來制備。

聚氨酯灌封材料的特點為硬度低, 強度適中, 彈性好, 耐水, 防霉菌, 防震, 透明, 有優良的電絕緣性和難燃性, 對電器元件無腐蝕, 對鋼、鋁、銅、 錫等金屬, 以及橡膠、塑料、木質等材料有較好的粘接性。灌封材料可使安裝和調試好的電子元件與電路不受震動、腐蝕、潮濕和灰塵等的影響。

優點:聚氨酯灌封膠具有較為優異的耐低溫性能,材質稍軟,對一般灌封材質均具備較好的粘結性,粘結力介于環氧樹脂及有機硅之間。具備較好的防 水防潮、絕緣性。

缺點:耐高溫能力差且容易起泡,必須采用真空脫泡;固化后膠體表面不平滑且韌性較差,抗老化能力、抗震和紫外線都很弱、膠體容易變色。

應用范圍:一般應用于發熱量不高的電子元器件的灌封。變壓器、抗流圈、轉換器、電容器、線圈、電感器、變阻器、線形發動機、固定轉子、電路板 、LED、泵等。


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3.有機硅灌封膠

有機硅灌封膠的種類很多,不同種類的有機硅灌封膠在耐溫性能、防水性能、絕緣性能、光學性能、對不同材質的粘接附著性能以及軟硬度等方面有很 大差異。有機硅灌封膠可以加入一些功能性填充物賦予其導電導熱導磁等方面的性能。有機硅灌封膠的機械強度一般都比較差,也正是借用此性能,使 其達到“可掰開”便于維修,即如果某元器件出故障,只需要撬開灌封膠,換上新的原件后,可以繼續使用。

有機硅灌封膠的顏色一般都可以根據需要任意調整。或透明或非透明或有顏色。有機硅灌封膠在防震性能、電性能、防水性能、耐高低溫性能、防老化 性能等方面表現非常好。

雙組有機硅灌封膠是最為常見的,這類膠包括縮合型的和加成性的兩類。一般縮合型的對元器件和灌封腔體的粘附里力較差,固化過程中會產生揮發性 低分子物質,固化后有較明顯收縮率。加成型的(又稱硅凝膠)收縮率極小、固化過程中沒有低分子產生。可以加熱快速固化。

優點:有機硅灌封膠固化后材質較軟,有固體硅橡膠制品和硅凝膠兩種形態,能夠消除大多數的機械應力并起到減震保護效果。物理化學性質穩定,具 備較好的耐高低溫性,可在-50~200℃范圍內長期工作。優異的耐候性,在室外長達20年以上仍能起到較好的保護作用,而且不易黃變。具有優異的電 氣性能和絕緣能力,灌封后有效提高內部元件以及線路之間的絕緣,提高電子元器件的使用穩定性。具有的返修能力,可快捷方便的將密封后的元器件取出修理和更換。

缺點:粘結性能稍差。

應用范圍:適合灌封各種在惡劣環境下工作以及高端精密/敏感電子器件。如LED、顯示屏、光伏材料、二極管、半導體器件、繼電器、傳感器、汽車安 定器HIV、車載電腦ECU等,主要起絕緣、防潮、防塵、減震作用。


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二、影響沉降的主要因素

灌封膠主要由基礎樹脂、填料、固化劑、交聯劑、及其他助劑組成,其中填料和助劑是影響灌封膠沉降的主要因素,因此在設計灌封膠配方時,應從這 兩大方面考慮,這里主要從填料角度出發。(以灌封膠中常用粉料硅微粉為主)

1.填料粒徑。

同種導熱填料,粒徑越細,沉降性越好。

這是因為細粉比表面積大,表面羥基含量較多,粒子之間的氫鍵較強,導致黏度較大,從而減緩填料的沉降,但是由此帶來的優異抗沉降性會造成灌封 膠黏度較高,因此毫無意義。常見的灌封膠采用不同粒徑的填料進行粗細搭配,這種復合不僅能在體系中形成致密的堆積,而且粗粉的加入還可提高導 熱性能,更重要的是,粗粉對體系黏度增加較小,粗細粉體互相搭配,可以靈活調整體系黏度,從而調節沉降性。

2.填料添加量。

常見的填料均為無機粉體,在電子灌封膠領域,常見的粉料為硅微粉(見下圖)。相對于硅油的密度大,且表面活性基團少;與硅油的相容性差,隨著 靜置時間延長,無機粉體逐漸沉降,造成油粉分離。

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但是當粉體添加量達到一定量后,膠體的黏度急劇增大,此時會減緩導熱填料的沉降速度,油粉分離的情況減弱。但若黏度過高,將影響導熱灌封膠在 使用時的排泡和灌封等工藝性能,得不償失。所以不能一味追求優異的抗沉降性,而進行高填充。

3.填料的表面性質。

用表面處理劑對填料進行表面包覆,在粉體顆粒表面引入非極性的親油基團,使改性粉體在硅油中浸潤性好,易分散均勻,粒子之間不易黏結聚集,膠 體的抗沉降性增強。同時,經過表面處理工藝可降低粉體的極性,減小粉體與硅油之間的界面張力,兩者相容性增強,表現出來的是膠體黏度更低。因 此在灌封膠中,從提高其抗沉降能力而言,使用改性填料比普通填料好,且黏度還不會增加。



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