环氧树脂灌封及灌封材料(一)
2006-06-02
一、灌封料的用途、分类、技术要求
灌封是环氧树脂的一个重要应用领域。已广泛地用于电子器件制造业,是电子工业不可缺少的重要绝缘材料。中国环氧树脂行业协会专家介绍说,灌封就是将液态环氧树脂复合物用机械或手工方式灌人装有电子元件、线路的器件内,在常温或加热条件下固化成为性能优异的热固性高分子绝缘材料。它的作用是:强化电子器件的整体性,提高对外来冲击、震动的抵抗力;提高内部元件、线路间绝缘,有利于器件小型化、轻量化;避免元件、线路直接暴露,改善器件的防水、防潮性能。
环氧灌封料应用范围广,技术要求千差万别,品种繁多。从固化条件上分有常温固化和加热固化两类。从剂型上分有双组分和单组分两类。多组分剂型,由于使用不方便,做为商品不多见。
常温固化环氧灌封料一般为双组分,灌封后不需加热即可固化,对设备要求不高,使用方便。缺点是复合物作业黏度大,浸渗性差,适用期短,难以实现自动化生产,且固化物耐热性和电性能不很高。一般多用于低压电子器件灌封或不宜加热固化的场合使用。
加热固化双组分环氧灌封料,是用量最大、用途最广的品种。其特点是复合物作业黏度小,工艺性好,适用期长,浸渗性好,固化物综合性能优异,适于高压电子器件自动生产线使用。
单组分环氧灌封料,是近年国外发展的新品种,需加热固化。与双组分加热固化灌封料相比,突出的优点是所需灌封设备简单,使用方便,灌封产品的质量对设备及工艺的依赖性小。不足之外是成本较高,材料贮存条件要求严格,所用环氧灌封料应满足如下要求:
(1)性能好,适用期长,适合大批量自动生产线作业。
(2)黏度小,浸渗性强,可充满元件和线间。
(3)灌封和固化过程中,填充剂等粉体组分沉降小,不分层。
(4)固化放热峰低,固化收缩小。
(5)固化物电气性能和力学性能优异,耐热性好,对多种材料有良好的粘接性,吸水性和线膨胀系数小。
(6)某些场合还要求灌封料具有难燃、耐候、导热、耐高低温交变等性能。
近年,随电子工业迅猛发展,我国已拥有一支优秀的环氧灌封料研究、开发队伍,专业生产厂家规模不断壮大,产品商品化程度明显提高,初步形成了门类品种较为齐全的新兴产业。
二、环氧灌封料的主要组分及作用(一)
1、环氧树脂
环氧树脂是环氧灌封料的主要组分。低分子液态双酚A型环氧树脂是其首选品种,这种环氧树脂黏度小,流动性好,在不用或少用稀释剂情况下,可加人大量填充剂。更主要的是它综合性能好,价格低廉。常用的牌号有:E-51、E-54、E-44等。据中国环氧树脂行业协会专家介绍,配方中部分或全部使用多官能环氧树脂,如F-51、F-44酚醛环氧树脂等,可获得耐热性更高的环氧灌封料。
欲获得耐候性优良的环氧灌封料,则应全部使用脂环族环氧树脂,如TDE-85、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、氢化双酚。A环氧树脂等。
2、固化剂
固化剂是环氧树脂灌封料另一主要组分。选用不同的固化剂,可获得性能不同的环氧灌封料。在灌封料配方体系中,最常用的有胺和酸酐两大类固化剂。
(1)胺类固化剂,是室温固化灌封料通常采用的固化剂。一般脂肪胺固化剂,虽可在室温下固化环氧树脂,但它刺激性大、加量小、适用期短、放热峰高、易与空气中二氧化碳反应而无法得到表面光亮平整的固化物,通常很少采用。多数情况是使用它们的改性物,如:593、793固化剂等。与脂肪胺相比,改性胺类固化剂刺激性显著减小,配合用量相应增大,降低了放热峰,延长了适用期,固化物表面状况也有改善。
芳胺类固化剂虽然固化物性能优异,但因它们多是固体,需加热固化,使用不方便。在灌封料中不常使用。近年开发的改性苯胺-甲醛缩合物,是低黏度液体,可在常温下固化环氧树脂,配合用量大,放热峰低,固化物表面平整光亮,是一种较好的液体芳胺固化剂。缺点是色泽较深,多用于黑色环氧灌封料。
(2)酸酐类固化剂,是双组分加热固化环氧灌封料最重要的固化剂。常用的品种有液体甲基四氢邻苯二甲酸酐、液体甲基六氢邻苯二甲酸酐等,这类固化剂黏度小,配合用量大,能在灌封料配方中起到固化、稀释双重作用,加入叔胺类促进剂后,可在80~120℃条件下固化,并在作业温度下(30~40℃)有4h以上的适用期。固化放热缓和,固化物综合性能优异?
3、稀释剂
稀释剂组分的作用是:降低灌封料体系黏度,改善工艺性,提高浸渗性,增加填充剂用量。
做为灌封料使用的稀释剂,必须是可参于固化反应的高沸点低黏度液体,即活性稀释剂。灌封料常用的有丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚等。对于单官能活性稀释剂用量一般为10~15 PHR双官能活性稀释剂一般为15~20PHR,加量过大也会导致固化物性能的恶化。