灌封(灌膠)就是將聚氨酯灌封膠、有機硅灌封膠、環(huán)氧樹脂灌封膠用設(shè)備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)異的熱固性高分子絕緣材料,從而達到粘接、密封、灌封和涂敷保護的目的。
二、灌封的主要作用?
灌封的主要作用是:
1)強化電子器件的整體性,提高對外來沖擊、震動的抵抗力;
2)提高內(nèi)部元件與線路間的絕緣性,有利于器件小型化、輕量化;
3)避免元件、線路的直接暴露,改善器件的防水、防塵、防潮性能;
4)傳熱導(dǎo)熱。
三、3種灌封膠的優(yōu)缺點?
1)環(huán)氧樹脂灌封膠
環(huán)氧樹脂灌封膠多為硬性,固化后和石頭差不多硬,很難拆掉,具有良好的保密功能,但也有少部分為軟性。普通的耐溫在100℃左右,加溫固化的耐溫在150℃左右,也有耐溫在300℃以上的。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。常見的有環(huán)氧灌封膠有:阻燃型、導(dǎo)熱型、低粘度型、耐高溫型等。
優(yōu)點:對硬質(zhì)材料粘接力好,具有優(yōu)秀的耐高溫性能和電氣絕緣能力,操作簡單,固化前后都非常穩(wěn)定,對多種金屬底材和多孔底材都有優(yōu)秀的附著力。
缺點:抗冷熱變化能力弱,受到冷熱沖擊后容易產(chǎn)生裂縫,導(dǎo)致水汽從裂縫中滲入到電子元器件內(nèi),防潮能力差。并且固化后為膠體硬度較高且較脆,容易拉傷電子元器件,灌封后無法打開,修復(fù)性不好。
適用范圍:環(huán)氧樹脂灌封膠容易滲透進產(chǎn)品的間隙中,適合灌封常溫條件下且對環(huán)境力學(xué)性能沒有特殊要求的中小型電子元器件,如汽車、摩托車點火器,LED驅(qū)動電源、傳感器、環(huán)型變壓器、電容器、觸發(fā)器、LED防水燈、電路板的保密、絕緣、防潮(水)灌封。
2)有機硅灌封膠
有機硅電子灌封膠固化后多為軟性、有彈性可以修復(fù),簡稱軟膠,粘接力較差。其顏色一般都可以根據(jù)需要任意調(diào)整,或透明或非透明或有顏色。雙組份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劑的兩類。一般縮合型的對元器件和灌封腔體的附著力較差,固化過程中會產(chǎn)生揮發(fā)性低分子物質(zhì),固化后有較明顯收縮率;加成型的(又稱硅凝膠)收縮率極小、固化過程中不會產(chǎn)生揮發(fā)性低分子物質(zhì),可以加熱快速固化。
優(yōu)點:抗老化能力強、耐候性好、抗沖擊能力優(yōu)秀;具有優(yōu)秀的抗冷熱變化能力和導(dǎo)熱性能,可在寬廣的工作溫度范圍內(nèi)使用,能在-60℃~200℃溫度范圍內(nèi)保持彈性,不開裂,可長期在250℃使用,加溫固化型耐溫更高,具有優(yōu)異的電氣性能和絕緣能力,絕緣性能較環(huán)氧樹脂好,可耐壓10000V以上。灌封后有效提高內(nèi)部元件以及線路之間的絕緣,提高電子元器件的使用穩(wěn)定性;對電子元器件無任何腐蝕性而且固化反應(yīng)中不產(chǎn)生任何副產(chǎn)物;具有優(yōu)秀的返修能力,可快捷方便的將密封后的元器件取出修理和更換;具有優(yōu)秀的導(dǎo)熱性能和阻燃能力,有效提高電子元器件的散熱能力和安全系數(shù);粘度低,具有良好的流動性,能夠滲入到細小的空隙和元器件下面;可室溫固化也可加溫固化,自排泡性好,使用更方便;固化收縮率小,具有優(yōu)異的防水性能和抗震能力。
缺點:價格高,附著力差。
適用范圍:適合灌封各種在惡劣環(huán)境下工作的電子元器件。
優(yōu)勢1:對敏感電路或者電子元器件進行長期的保護,對電子模塊和裝置,無論是簡單的還是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和形狀都可以提供長期有效的保護。
優(yōu)勢2:具有穩(wěn)定的介電絕緣性能,是防止環(huán)境污染的有效屏障,固化后形成柔軟的彈性體在較大的溫度和濕度范圍內(nèi)消除沖擊和震動所產(chǎn)生的應(yīng)力。
優(yōu)勢3:能夠在各種工作環(huán)境下保持原有的物理和電學(xué)性能,能夠抵抗臭氧和紫外線的降解,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。
優(yōu)勢4:灌封后易于清理拆除,以便對電子元器件進行修復(fù),并且在修復(fù)的部位重新注入新的灌封膠。
3)聚氨脂PU灌封膠
聚氨酯灌封膠又稱PU灌封膠,固化后多為軟性、有彈性可以修復(fù),簡稱軟膠,粘接性介于環(huán)氧與有機硅之間,耐溫一般,一般不超過100℃,灌封后出現(xiàn)汽泡比較多,灌封條件一定要在真空下,粘接性介于環(huán)氧與有機硅之間。
優(yōu)點:耐低溫性能好,防震性能是三種之中最好的。具有硬度低、強度適中、 彈性好、 耐水、 防霉菌、 防震和透明等特性, 有優(yōu)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(zhì)等材料有較好的粘接性。
缺點:耐高溫性能較差,固化后膠體表面不平滑且韌性較差,抗老化能力和抗紫外線都很弱、膠體容易變色。
適用范圍:適合灌封發(fā)熱量不高的室內(nèi)電器元件,可使安裝和調(diào)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,是電子、電器零件防濕、防腐蝕處理的理想灌封材料。
四、選用灌封材料時應(yīng)考慮的問題?
1)灌封后性能的要求:使用溫度、冷熱交變情況、元器件承受內(nèi)應(yīng)力情況、戶外使用還是戶內(nèi)使用、受力狀況、是否要求阻燃和導(dǎo)熱、顏色要求等;
2)灌封工藝:手動或自動,室溫或加溫,完全固化時間、混合后膠的凝固時間等;
3)成本:灌封材料的比重差別很大,我們一定要看灌封后的實際成本,而不要簡單的看材料的售價。
用于灌封的膠粘劑按照功能分類有導(dǎo)熱灌封膠、粘接灌封膠、防水灌封膠;按照材料分類有聚氨酯灌封膠、有機硅灌封膠和環(huán)氧樹脂灌封膠,對于選擇軟膠還是硬膠,其時兩種都可以灌封、防水絕緣,如果要求耐高溫導(dǎo)熱那么建議使用有機硅軟膠;如果要求耐低溫、那么建議使用有聚氨酯軟膠;如果沒有什么要求,建議使用環(huán)氧硬膠,因為環(huán)氧硬膠比有機硅固化時間更快。
環(huán)氧樹脂灌封膠的應(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;而從劑型上分雙組分和單組分兩類,還有就是常溫固化環(huán)氧灌封膠一般為雙組分的,它的優(yōu)勢在于灌封后不需加熱即可固化,對設(shè)備要求不高,使用方便,存在的缺陷是膠液混合物作業(yè)黏度大,浸滲性差,適用期短,且固化物的耐熱性和電性能不是很高,一般多用于低壓電子器件的灌封或不宜加熱固化的場合使用。
五、灌封工藝
灌封產(chǎn)品的質(zhì)量,主要與產(chǎn)品設(shè)計、元件選擇、組裝及所用灌封材料密切相關(guān),灌封工藝也是不容忽視的因素。環(huán)氧灌封有常態(tài)和真空兩種灌封工藝。
環(huán)氧樹脂-胺類常溫固化灌封料,一般用于低壓電器,多采用常態(tài)灌封。
環(huán)氧樹脂-酸酐加熱固化灌封料,一般用于高壓電子器件灌封,多采用真空灌封工藝。
目前常見的有手工真空灌封和機械真空灌封兩種方式,而機械真空灌封又可分為A、B組分先混合脫泡后灌封和先分別脫泡后混合灌封兩種情況。其操作方法有三種:
第一種:單組份電子灌封膠,直接使用,可以用搶打也可以直接灌注;
第二種:雙組份縮合型電子灌封膠,固化劑2%-3%或其他比例,攪拌-抽真空脫泡-灌注;
第三種:加成型電子灌封膠,固化劑1:1、10:1;
工藝流程如下:
1 手工真空灌封工藝
2 機械真空灌封工藝
1)計量:準(zhǔn)確稱量A組分和B組分(固化劑)。
2)混合:混合各組份;
3)脫泡:自然脫泡和真空脫泡;
4)灌注:應(yīng)在操作時間內(nèi)將膠料灌注完畢否則影響流平;
5)固化:加溫或室溫固化,灌封好的產(chǎn)品置于室溫下固化,初固后可進入下道工序, 完全固化需8~24小時。夏季溫度高,固化會快一些;冬季溫度低,固化會慢一些。
3 注意事項
a、被灌封產(chǎn)品的表面在灌封前必須加以清潔!
b、注意在稱量前,將 A 、B 組份分別充分?jǐn)嚢杈鶆颍钩寥氲撞康念伭?或填料)分散到膠液中。
c、底涂不可與膠料直接混合,應(yīng)先使用底涂,待底涂干后,再用本膠料灌封。
d、膠料的固化速度與溫度有一定的關(guān)系,溫度低固化會慢一些。
相比之下,機械真空灌封,設(shè)備投資大,維護費用高,但在產(chǎn)品的一致性、可靠性等方面明顯優(yōu)于手工真空灌封工藝。無論何種灌封方式,都應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)定的工藝條件,否則很難得到滿意的產(chǎn)品。