灌封,就是將液態(tài)環(huán)氧樹脂復合物用機械或手工方式灌人裝有電子元件、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的過程。
首要關心的是灌封工藝,因為灌封工藝直接影響著產(chǎn)品的使用性能。
環(huán)氧樹脂灌封有常態(tài)和真空兩種灌封工藝,其中環(huán)氧樹脂、胺類常溫固化灌封膠一般用于低壓電器,多采用常態(tài)灌封;酸酐固化灌封膠,一般用于高壓電子器件灌封,多采用真空灌封工藝。
相比之下機械真空灌封、設備投資大、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嚴格遵守給定的工藝條件,否則很難得到客戶滿意的產(chǎn)品。
JL-610快干環(huán)氧AB膠為快速固化、透明粘稠狀環(huán)氧樹脂粘接劑,可低溫或常溫固化,固化速度快;固化后粘接強度高、硬度較好,韌性佳;廣泛應用于電子電氣、工藝禮品、石油化工等行業(yè)的金屬、陶瓷、木材、玻璃及硬質(zhì)塑膠之間的封裝粘接。
灌封產(chǎn)品常出現(xiàn)的問題主要有:一是局部放電起始電壓低,常因灌封工藝不當而工作時會出現(xiàn)局部放電(電暈)、線間打火或擊穿現(xiàn)象,是因為這類產(chǎn)品高壓線圈線徑很小(一般只有0.02~0.04mm),灌封料未能完全浸透匝間,使線圈匝間存留空隙。由于空隙介電常數(shù)遠小于環(huán)氧灌封膠,在交變高壓條件下會產(chǎn)生不均勻電場,引起界面局部放電使材料老化分解造成絕緣破壞。
從工藝角度分析,造成線間空隙有以下兩方面原因:灌封時真空度不夠高,線間空氣未能完全排除,使材料無法完全浸滲;灌封前試件預熱溫度不夠,灌人試件物料粘度不能迅速降低,影響浸滲。對于手工灌封或先混合脫泡后真空灌封工藝,物料混合脫泡溫度高、作業(yè)時間長或超過物料適用期,以及灌封后產(chǎn)品未及時進入固化程序,都會造成物料粘度增大,影響對線圈的浸滲。熱固化環(huán)氧灌封材料復合物,起始溫度越高粘度越小,隨時間延長粘度增長也越迅速,因此為使物料對線圈有良好的浸滲性,操作上應注意做到灌封料復合物應保持在給定的溫度范疇內(nèi),并在適用期內(nèi)使用完畢;灌封前試件要嫁倘到規(guī)定溫度,灌封完畢應及時進入固化程序;灌封真空度要符合技術規(guī)范要求。
第二大問題是灌封件表面縮孔、局部凹陷、開裂。灌封膠在嫁倘固化過程中,會產(chǎn)生兩種收縮:即由液態(tài)到固態(tài)相變過程中的化學收縮和降溫過程中的物理收縮。固化過程中的化學變化收縮又有兩個過程,從灌封后嫁倘化學交聯(lián)反應開始到微觀網(wǎng)狀結構初步形成階段產(chǎn)生的收縮,稱之為凝膠預固化收縮,從凝膠到完全固化階段產(chǎn)生的收縮我們稱之為后固化收縮。這兩個過程的收縮量是不一樣的,前者由液態(tài)轉(zhuǎn)變成網(wǎng)狀結構過程中物理狀態(tài)發(fā)生突變,反應基團消耗量大于后者,體積收縮量也高于后者。如灌封試件采取一次高溫固化,則固化過程中的2個階段過于接近,凝膠預固化和后固化近乎同時完成,這不僅會引起過高的放熱峰、損壞元件,還會使灌封件產(chǎn)生巨大的內(nèi)應力造成產(chǎn)品內(nèi)部和外觀的缺損。
為獲得良好的制件,必須在灌封膠配方設計和固化工藝制定時,重點關注灌封膠的固化速度與固化條件的匹配問題。通常采用的方法是依照灌封膠的性質(zhì)、用途按不同溫區(qū)分段固化的工藝。在凝膠預固化溫區(qū)段灌封膠固化反應緩慢,隨著反應熱逐漸釋放,物料粘度增加和體積收縮平緩,此階段物料處于流態(tài),則體積收縮表示為液面下降直至凝膠,可完全消除該階段體積收縮內(nèi)應力。從凝膠預固化到后固化階段升溫應平緩,固化完畢灌封件應隨嫁倘設備同步緩慢降溫,多方面減少、調(diào)節(jié)制件內(nèi)應力分布狀況,可避免制件表面產(chǎn)生縮孔、凹陷甚至開裂現(xiàn)象。對灌封料固化條件的制訂,還要參照灌封制件內(nèi)封埋元件的排布、飽滿程度及制件大小、形狀、單只灌封量等,對單只灌封量較大而封埋元件較少的,適當?shù)亟档湍z預固化溫度并延長時間是完全必要的。
后一個問題是固化物表面不良或局部不固化,這些現(xiàn)象也多與固化工藝相關。主要原因是計量或混合裝置失靈、生產(chǎn)人員操作失誤;A組分長時間存放出現(xiàn)沉淀,用前未能充分攪拌均勻,造成樹脂和固化劑實際比例失調(diào);B組分長時間敞口存放、吸濕失效;高潮濕季節(jié)灌封件未及時進入固化程序,物件表面吸濕。總之,要獲得一個良好的灌封產(chǎn)品,灌封及固化工藝的確是一個值得高度重視的問題。
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