環(huán)氧樹(shù)脂灌封及灌封材料的常見(jiàn)問(wèn)題

１、灌封工藝

灌封產(chǎn)品的質(zhì)量，主要與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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)氧樹(shù)脂灌封有常態(tài)和真空兩種灌封工藝。環(huán)氧樹(shù)脂．胺類(lèi)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(shù)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，是我們本節(jié)研究的重點(diǎn)。目前常見(jiàn)的有手工真空灌封和機(jī)械真空灌封兩種方式，而機(jī)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。其工藝流程如下：

(1)手工真空灌封工藝

(2)機(jī)械真空灌封工藝

先混合脫泡后灌封工藝

A、B先分別脫泡后混合灌封工藝

相比之下，機(jī)械真空灌封，設(shè)備投資大，維護(hù)費(fèi)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(wú)論何種灌封方式，都應(yīng)嚴(yán)格遵守給定的工藝條件，否則很難得到滿意的產(chǎn)品。

2、灌封產(chǎn)品常出現(xiàn)的問(wèn)題及原因分析

(1)局部放電起始電壓低，線間打火或擊穿電視機(jī)、顯示器行輸出變壓器，汽車(chē)、摩托車(chē)點(diǎn)火器等高壓電子產(chǎn)品，常因灌封工藝不當(dāng)，工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)局部放電(電暈)、線間打火或擊穿現(xiàn)象，是因?yàn)檫@類(lèi)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(yuǎn)小于環(huán)氧灌封料，在交變高壓條件下，會(huì)產(chǎn)生不均勻電場(chǎng)，引起界面局部放電，使材料老化分解，引起絕緣破壞。

從工藝角度分析，造成線間空隙有以下兩方面原因：

1)灌封時(shí)真空度不夠高，線間空氣未能完全排除，使材料無(wú)法完全浸滲。

2)灌封前試件預(yù)熱溫度不夠，灌人試件物料黏度不能迅速降低，影響浸滲。

對(duì)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(shí)間長(zhǎng)或超過(guò)物料適用期，以及灌封后產(chǎn)品未及時(shí)進(jìn)入加熱固化程序，都會(huì)造成物料黏度增大，影響對(duì)線圈的浸滲。熱固化環(huán)氧灌封材料復(fù)合物，起始溫度越高，黏度越小，隨時(shí)間延長(zhǎng)，黏度增長(zhǎng)也越迅速。因此為使物料對(duì)線圈有良好的浸滲性，操作上應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

1)灌封料復(fù)合物應(yīng)保持在給定的溫度范圍內(nèi)，并在適用期內(nèi)使用完畢。

2)灌封前，試件要加熱到規(guī)定溫度，灌封完畢應(yīng)及時(shí)進(jìn)入加熱固化程序。

3)灌封真空度要符合技術(shù)規(guī)范要求。

(2)灌封件表面縮孔、局部凹陷、開(kāi)裂灌封料在加熱固化過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生兩種收縮，即由液態(tài)到固態(tài)相變過(guò)程中的化學(xué)收縮和降溫過(guò)程中的物理收縮。進(jìn)一步分析，固化過(guò)程中的化學(xué)變化收縮又有兩個(gè)過(guò)程，從灌封后加熱化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)開(kāi)始到微觀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)初步形成階段產(chǎn)生的收縮，我們稱之為凝膠預(yù)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(gè)過(guò)程的收縮量是不一樣的。前者由液態(tài)轉(zhuǎn)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過(guò)程中，物理狀態(tài)發(fā)生突變，反應(yīng)基團(tuán)消耗量大于后者，體積收縮量也高于后者。凝膠預(yù)固化階段(75℃/3h)環(huán)氧基消失大于后固化階段(110℃/3h)，圖8-4差熱分析結(jié)果也證明這點(diǎn)，試樣經(jīng)750℃/3h處理后其固化度為53%。

若我們對(duì)灌封試件采取一次高溫固化，則固化過(guò)程中的兩個(gè)階段過(guò)于接近，凝膠預(yù)固化和后固化近乎同時(shí)完成，這不僅會(huì)引起過(guò)高的放熱峰，損壞元件，還會(huì)使灌封件產(chǎn)生巨大的內(nèi)應(yīng)力，造成產(chǎn)品內(nèi)部和外觀的缺損。為獲得良好的制件，我們必須在灌封料配方設(shè)計(jì)和固化工藝制定時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注灌封料的固化速度(即A、B復(fù)合物凝膠時(shí)間)與固化條件的匹配問(wèn)題。通常采用的方法是：依照灌封料的性質(zhì)、用途按不同溫區(qū)分段固化的工藝。彩色電視機(jī)行輸出變壓器灌封按不同溫區(qū)分段固化規(guī)程及制件內(nèi)部放熱曲線。在凝膠預(yù)固化溫區(qū)段灌封料固化反應(yīng)緩慢進(jìn)行，反應(yīng)熱逐漸釋放，物料黏度增加和體積收縮平緩進(jìn)行。此階段物料處于流態(tài)，則體積收縮表現(xiàn)為液面下降，直至凝膠，可完全消除該階段體積收縮內(nèi)應(yīng)力。從凝膠預(yù)固化到后固化階段，升溫也應(yīng)平緩，固化完畢，灌封件應(yīng)隨加熱設(shè)備同步緩慢降溫，多方面減少、調(diào)節(jié)制件內(nèi)應(yīng)力分布狀況，可避免制件表面產(chǎn)生縮孔、凹陷甚至開(kāi)裂現(xiàn)象。

對(duì)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(duì)單只灌封量較大而封埋元件較少的，適當(dāng)?shù)亟档湍z預(yù)固化溫度并延長(zhǎng)時(shí)間是完全必要的。

(3)固化物表面**或局部不固化這些現(xiàn)象也多與固化工藝相關(guān)。主要原因是：

1)計(jì)量或混合裝置失靈、生產(chǎn)人員操作失誤。

2)A組分長(zhǎng)時(shí)間存放出現(xiàn)沉淀，用前未能充分?jǐn)嚢杈鶆?，造成?shù)脂和固化劑實(shí)際比例失調(diào)。

3)B組分長(zhǎng)時(shí)間敞口存放、吸濕失效。

4)高潮濕季節(jié)灌封件未及時(shí)進(jìn)入固化程序，物件表面吸濕。

總之，要獲得一個(gè)良好的灌封產(chǎn)品，灌封及固化工藝的確是一個(gè)值得高度重視的問(wèn)題。