产品可靠性是制造商在当今竞争激烈的市场中取得成功的绝对必要条件。由于客户要求在较低的单位成本下不断提高性能水平,确保电子电路在较长时间内按照设计运行就变得越来越具有挑战性。精密的组件、密集的印制电路板(pcb)、限制的封装和高要求的服务环境都有可能导致由于过度积聚热量和电气干扰而增加的故障率。GydF4y2Ba

电子设备经常受到一种或多种可能影响性能的应力。长时间暴露在高温或低温条件下、化学品、严格的热循环、机械冲击、热冲击和其他条件下都会对电子设备产生不利影响,导致它们失效。GydF4y2Ba

在制造和组装期间,部件必须经常承受高焊接温度,有时暴露于可以干扰电路操作的清洁剂和其他化学品。此外,电子组件通常经受严格的验证测试。这包括挑战性的条件,如极端热,化学照射,热循环,热冲击或机械冲击,以及过度振动 - 所有这些都会导致产品故障。通常资格测试比实际操作条件更严格。GydF4y2Ba

灌封从环境中分离电子产品GydF4y2Ba

灌封和包封化合物赋予环境,热化学,机械和电气条件的最高水平。设计用于完全封装部件,模块或PCB,这些特殊配制的化合物在提供结构支撑的同时有效地屏蔽了本机的周围环境。灌封化合物提供比保形涂层更高水平的物理,化学,电气和温度保护。翻盖侧是灌封,通常可以增加额外的处理时间,成本和重量。GydF4y2Ba

环氧树脂和硅酮是最常用的灌封化合物。这些可以应用于pcb,电容器,电力电子,LED照明,传感器,和更多。一些期望的性能包括良好的附着力,优良的电气绝缘,热稳定性,卓越的耐化学性,固化后的低收缩,适当的热膨胀系数(CTE),和适合特定应用的粘度。通过仔细选择树脂、助剂和填充物,配方可以混合,以提供这些和其他性能的平衡。GydF4y2Ba

灌封配方适用于各种应用GydF4y2Ba

选择合适产品的关键部分正在优先考虑要求,并意识到权衡与选择材料相关。也就是说,必须在最终属性之间开发平衡,处理和处理问题,如开放时间,粘度,治愈时间表和其他因素。GydF4y2Ba

由于其广泛的性能和无与伦比的通用性,环氧树脂是最常用的灌封和封装材料。环氧树脂具有优异的耐化学性、优异的物理性能和对金属、大多数塑料、陶瓷和复合材料的强附着力,这些材料通常用于灌封外壳。它们通常具有优越的介电性能,通常是热绝缘的,但在需要时可以使其导热和电绝缘。它们还可以被配制成能够承受热循环、应力和冲击,同时保持其优良的介电性能。虽然环氧树脂通常被认为是刚性和永久性的,但在需要时,它们可以制成更灵活的,某些等级的环氧树脂显示出足够的灵活性,以允许可能的部件回收。然而,当环氧树脂的配方更灵活时,化学和耐温性总是受到损害。GydF4y2Ba

环氧树脂可以设计用于促灌输应用,该应用呼叫非常具体的特性,例如光学透明度,阻燃性,导热率或低除气性,同时保持其电隔离能力。专用配方的Flameresist符合UL 94V-0规格的巨型环氧树脂是自行式的,提供卓越的电绝缘性能,使其成为灌封电源,信号变压器和其他高功率电子设备的理想选择。GydF4y2Ba

导热的电绝缘环氧灌封化合物提供优异的散热性能。GydF4y2Ba

环氧树脂的无与伦比的多功能性通过其宽的服务温度范围来举例说明。有些等级可以承受低温条件,而其他等级可以抵抗高达500°F的温度。然而,独特的B阶段环氧化合物提供高耐温性,并且比典型的高耐热环氧树脂更柔韧。通常,抵抗较高温度的环氧树脂是刚性的。它们可以承受严格的热循环和热震动,但需要更多涉及的加工,以实现其特殊性。例如,它们必须从固态转换为液体。最重要的是,B阶段材料比典型的单部分环氧树脂较低,适用于较大的铸件。可以添加填料以实现其他性能,例如导热性和增强的尺寸稳定性。GydF4y2Ba

EPOXIES显然是需要耐化学性,良好的物理强度和一流的电绝缘性能时的最佳选择。因为环氧树脂可以承受高于玻璃化转变温度的反复温度偏移(T.GydF4y2BaGGydF4y2Ba),对于在较高温度下只涉及较短停留时间的应用,不应排除特定等级。例如,带有T的环氧树脂GydF4y2BaGGydF4y2Ba根据应用的细微差别,150°C的涂层可以很容易地承受200°C以上多个小时的重复行程。GydF4y2Ba

环氧树脂通常与填料一起使用,以降低收缩率,增强尺寸稳定性,提高耐磨性。填料的使用是在保持电阻的同时获得导热系数的关键因素。通过仔细选择化学成分、添加剂和填料,配方商能够开发出性能适合大多数应用需求的环氧化合物。GydF4y2Ba

硅氧烷提供无与伦比的高耐温性(高达400°F),卓越的电气性能和柔韧性,但有时需要使用引物来改善粘附性。通常选择它们无与伦比的能力来抵抗热冲击和重复的热循环。比环氧树脂更柔软,硅氧烷对敏感电子器件的压力较小,并且还可以检测需要修复或去除的组件。可以通过添加填料来调节硅氧烷的性质,例如用于实现导热率和阻燃性的填料。GydF4y2Ba

UV可固化灌封化合物具有独特的化学化学,可允许超快固化,通常在一分钟内。这些材料通过暴露于UV光源来固化。层较薄,固化速率越快。如果被盆栽的区域含有阴影部分,则需要一种经常利用热量的二级固化机制。二次固化温度范围为80ºC至125ºC,最长30分钟。该系统称为双固化UV。GydF4y2Ba

UV和其双固化对应物都可以固化刚性或柔性。它们具有良好的电绝缘性能,光学透明。但是,填充物不能添加到这些类型的系统中,并且它们的用法受到治愈深度的限制,很少超过1/4“。总是在特殊的小封装应用中选择性地使用它们。GydF4y2Ba

热和几何因素影响加工GydF4y2Ba

为确保最佳的保护水平,避免损害精细组件,必须在施用和固化灌封化合物时注意。一些材料需要表面制备和引物以达到良好的粘附性。在施加期间,液体灌封材料必须容易地流动,使其完全覆盖组件,留下没有空隙。如果空气被困在壳体中,它含有的水分可能会导致腐蚀 - 最终导致组件或产物失败。GydF4y2Ba

去除气泡非常重要。有两种常用的技术:真空脱气或离心。在材料混合或施加之后,可以进行Degas。真空脱气的最佳技术被称为“凸起”,其在30至60秒循环中交替地拉动和放松真空。离心是非常简单的。将混合材料置于离心机中并在500至1000rpm下旋转10至15分钟。GydF4y2Ba

由于气泡可以忽略不计,这些技术对于灌封粘度很低的化合物可能是不必要的。然而,在某些灌封中,由于几何形状或设计问题,高粘度系统更可取,因此真空脱气或离心仍然是关键的处理步骤。GydF4y2Ba

消除脱气或离心的一种普遍的方法是将化合物作为预混合和冷冻系统包装。将这些环氧树脂混合并在冷冻之前离心。它们通常在小注射器(3至10cc's)中包装并在干冰中运输。储存温度为-40ºC。预混合和冷冻的环氧树脂通常用于非常小的灌封和封装应用,其中需要超薄分配。GydF4y2Ba

电子产品正变得越来越小。因此,预混合和冷冻环氧树脂的使用变得越来越普遍。事实上,现在有专门的分配器,允许在封装中使用一克的分数。GydF4y2Ba

在施加灌封化合物时,该单元及其壳体的几何形状也是重要的考虑因素。盆栽化合物治疗放热;也就是说,它们会作为链接其聚合物链的化学反应而脱离热量。具有更深的铸件,产生更多的热量,反应变得更快。由于大多数盆栽化合物不耗散热量,因此更快的反应导致更高的内部温度,这可能会损害热敏组分。这就是为什么治疗深度是在灌封应用中的一个重要考虑因素。GydF4y2Ba

灌封化合物在固化过程中从液体状态过渡到固体状态时收缩相对较低。填充的灌封化合物表现出最小的收缩量,因为只有聚合物化合物——而不是填充物——在固化过程中收缩。一般来说,更快的处理并不一定是更好的盆栽和封装,因为更快的反应导致更多的放热,更高的收缩,和更少的开放时间。快速固化的化合物往往不能浇铸出超过1 / 4到1 / 2”的厚度,因为它们太热了。除了添加填料外,还可以通过修改化学配方来减少放热,或者通过调整设计来减少收缩。GydF4y2Ba

成功灌封的固化特征GydF4y2Ba

大多数环氧树脂和硅酮灌封化合物是两部分系统(树脂和硬化剂)。它们需要24到48小时或更长时间来固化,尽管可以通过加热来加速固化。一部分,不混合系统也可以用于盆栽,尽管他们的使用是有限的,因为他们的固化温度通常是125ºC到150ºC。这些温度会损坏电子元件。单组分环氧树脂是非常放热的,这也会引起热损伤。b级灌封材料是例外。虽然它们具有独特和非常吸引人的特性,但处理过程有点麻烦,因为它们必须从固体转化为液体才能使用。GydF4y2Ba

总之,系统的性能需求概要是最重要的。如果需要耐化学腐蚀,环氧树脂是最好的选择。如果需要热循环和热冲击,以及耐高温,那么硅酮是选择的系统。对于每种材料,电性能的重要性怎么强调都不过分。介电强度、介电常数、体积电阻率和耗散系数的测量通常是选择最佳材料的关键。GydF4y2Ba

必须考虑的其他因素是服务温度范围,低偏差要求,光学透明度,导热性,阻燃性和生物相容性等等。还必须考虑产品处理问题,包括打开时间,粘度和流动性能。最终,选择是基于涉及的覆盖性能要求的首先基于。GydF4y2Ba

选择灌封化合物,可以在不损害电子器件的情况下解决特定应用的所有需求也可以非常复杂。选择灌封材料的艺术取决于性质和处理,任何设计都应达到平衡 - 在不使用过量的灌封材料的情况下实现合适的保护。配方厂设备齐全地建议给定情况下的灌封化合物的最佳选择。GydF4y2Ba

本文是由罗伯特·迈克尔(Robert Michaels)撰写的,该文章博士债券,Hackensack,NJ。有关更多信息,请单击GydF4y2Ba这里GydF4y2Ba


NASA科金宝搏官网技简报杂志GydF4y2Ba

本文首次发表于2013年9月号GydF4y2BaNASA技金宝搏官网术简介GydF4y2Ba杂志。GydF4y2Ba

阅读此问题的更多文章GydF4y2Ba在这里GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

阅读更多的档案文章GydF4y2Ba在这里GydF4y2Ba。GydF4y2Ba