環(huán)氧樹脂電子電器封裝及絕緣材料

　　環(huán)氧樹脂的介電性能、力學(xué)性能、粘接性能、耐腐蝕性能優(yōu)異，固化收縮率和線脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好，工藝性好，綜合性能極佳，更由于環(huán)氧材料配方設(shè)計的靈活性和多樣性，使得能夠獲得幾乎能適應(yīng)各種專門性能要求的環(huán)氧材料，從而使它在電子電器領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。并且其增長勢頭很猛。尤其在日本發(fā)展極快。以1998年世界主要消費(fèi)環(huán)氧樹脂的國家及地區(qū)，用于電子電器領(lǐng)域的環(huán)氧樹脂占各國或地區(qū)環(huán)氧樹脂總消費(fèi)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(chǎn)業(yè)之一-電子工業(yè)的飛速發(fā)展，預(yù)計環(huán)氧樹脂在此領(lǐng)域中的應(yīng)用必將會有大幅度的增長。

     環(huán)氧樹脂在電子電器領(lǐng)域中的應(yīng)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(dǎo)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(guān)中的絕緣零部件等絕緣結(jié)構(gòu)材料等。后三類環(huán)氧材料將下面章節(jié)介紹中一一介紹。

　　環(huán)氧樹脂電子電器封裝及絕緣材料的發(fā)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(nèi)應(yīng)力。改進(jìn)的主要途徑是：合成新型環(huán)氧樹脂和固化劑；原材料的高純度化；環(huán)氧樹脂的改性，包括增韌、增柔、填充、增強(qiáng)、共混等；開發(fā)無溴阻燃體系；改進(jìn)成型工藝方法、設(shè)備和技術(shù)。

1、環(huán)氧樹脂澆注及澆注材料

　　環(huán)氧樹脂澆注是將環(huán)氧樹脂、固化劑和其他配合料澆注到設(shè)定的模具內(nèi)，由熱塑性流體交聯(lián)固化成熱臥性制品的過程。由于環(huán)氧樹脂澆注產(chǎn)品集優(yōu)良的電性能和力學(xué)性能于一體，因此環(huán)氧樹脂澆注在電器工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用和決速的發(fā)展。

 　環(huán)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(qū)分方法。從物料進(jìn)入模具的方式來區(qū)分可分為澆注和壓注。澆注指物料自流進(jìn)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(jìn)入模具，并且為了強(qiáng)制補(bǔ)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(fā)展成現(xiàn)在成熟的自動壓力凝膠法。

 　從物料固化溫度來區(qū)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(zhì)所決定的，其根本區(qū)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(qū)分可分為普通固化法和快速固化法。物料進(jìn)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(xiàn)代澆注工藝中，應(yīng)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(huán)氧樹脂澆注中應(yīng)用最為廣泛、工藝條件最為成熟的工乙方法。

對于一件環(huán)氧樹脂澆注的電器絕緣制品，它要求外觀完美、尺寸穩(wěn)定、力學(xué)年耍：—電性能合格。它的這些性能取決于制件本身的設(shè)計、模具的質(zhì)量、澆注用材料的選擇、澆注工藝條件的控制等各個方面。環(huán)氧樹脂真空澆注的技術(shù)要點(diǎn)就是盡可能減少澆注制品中的氣隙和氣泡。為了達(dá)到這一目的，在原料的預(yù)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(jì)70年代初由瑞士CIB入Ctigy公司開發(fā)的技術(shù)。因?yàn)檫@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(yōu)點(diǎn)是大大提高了澆注工效?？梢哉f自動壓力凝膠技術(shù)的開發(fā)成功及在工業(yè)上的大量應(yīng)用，是真空澆注由間歇、手工操作向自動化生產(chǎn)發(fā)展的一場革命，它和真空澆注的主要區(qū)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(jìn)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(jī)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(jī)上的模具固定板移動來完成。

    自動壓力凝膠工藝的特點(diǎn)：模具利用率高，生產(chǎn)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(qiáng)度輕；制品成型性好，產(chǎn)品質(zhì)量有所提高。

2、環(huán)氧樹脂的灌封及灌封材料

(1)灌封料的用途

   灌封是環(huán)氧樹脂的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。已廣泛地用于電子器件制造業(yè)，是電子工業(yè)不可缺少 的重要絕緣材料。

   灌封，就是將液態(tài)環(huán)氧樹脂復(fù)合物用機(jī)械或手工方式灌入裝有電子元件、線路的器件內(nèi)，在常溫或加熱條件下固化成為性能優(yōu)異的熱因性高分子絕緣材料。它的作用是：強(qiáng)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(nèi)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(huán)氧灌封料應(yīng)用范圍廣，技術(shù)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(huán)氧灌封料一般為雙組分，灌封后不需加熱即可固化，對設(shè)備要求不高，使用方便。缺點(diǎn)是復(fù)合物作業(yè)教度大，浸滲性差，適用期短，難以實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，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(shù)要求

 　加熱固化雙組分環(huán)氧灌封料，是用量最大、用途最廣的品種。其特點(diǎn)是復(fù)合物作業(yè)教度小，工藝性好，適用期長，浸滲性好，固化物綜合性能優(yōu)異，適于高壓電子器件自動生產(chǎn)線使用。

單組分環(huán)氧灌封料，是近年國外發(fā)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(yōu)點(diǎn)是所需灌封設(shè)備簡單，使用方便，灌封產(chǎn)品的質(zhì)量對設(shè)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(yán)格，所用環(huán)氧灌封料應(yīng)滿足如下要求：

    1)性能好，適用期長，適合大批量自動生產(chǎn)線作業(yè)。

    2)教度小，浸滲性強(qiáng)，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(xué)性能優(yōu)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(shù)小。

    6)某些場合還要求灌封料具有難燃、耐候、導(dǎo)熱、耐高低溫交變等性能。

　　近年，隨電子工業(yè)迅猛發(fā)展，我國已擁有一支優(yōu)秀的環(huán)氧灌封料研究、開發(fā)隊(duì)伍，專業(yè)生產(chǎn)廠家規(guī)模不斷壯大，產(chǎn)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(chǎn)業(yè)。

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