|
|
| 環氧樹脂灌封及灌封材料的常見問題 |
| 2012-08-28 |
|
|
１、灌封工藝
灌封產品的質量，主要與產品結構設計、元件選擇、組裝及所用灌封材料密切相關，灌封工藝也是不容忽視的因素。
環氧樹脂灌封有常態和真空兩種灌封工藝。環氧樹脂．胺類常溫固化灌封料，一般用于低壓電器，多采用常態灌封。環氧樹脂．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，是我們本節研究的重點。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。其工藝流程如下：
(1)手工真空灌封工藝
(2)機械真空灌封工藝
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，機械真空灌封，設備投資大，維護費用高，但在產品的一致性、可靠性等方面明顯優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，否則很難得到滿意的產品。
2、灌封產品常出現的問題及原因分析
(1)局部放電起始電壓低，線間打火或擊穿電視機、顯示器行輸出變壓器，汽車、摩托車點火器等高壓電子產品，常因灌封工藝不當，工作時會出現局部放電(電暈)、線間打火或擊穿現象，是因為這類產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。由于空隙介電常數遠小于環氧灌封料，在交變高壓條件下，會產生不均勻電場，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。
2)灌封前試件預熱溫度不夠，灌人試件物料黏度不能迅速降低，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、作業時間長或超過物料適用期，以及灌封后產品未及時進入加熱固化程序，都會造成物料黏度增大，影響對線圈的浸滲。熱固化環氧灌封材料復合物，起始溫度越高，黏度越小，隨時間延長，黏度增長也越迅速。因此為使物料對線圈有良好的浸滲性，操作上應注意如下幾點：
1)灌封料復合物應保持在給定的溫度范圍內，并在適用期內使用完畢。
2)灌封前，試件要加熱到規定溫度，灌封完畢應及時進入加熱固化程序。
3)灌封真空度要符合技術規范要求。
(2)灌封件表面縮孔、局部凹陷、開裂灌封料在加熱固化過程中，會產生兩種收縮，即由液態到固態相變過程中的化學收縮和降溫過程中的物理收縮。進一步分析，固化過程中的化學變化收縮又有兩個過程，從灌封后加熱化學交聯反應開始到微觀網狀結構初步形成階段產生的收縮，我們稱之為凝膠預固化收縮。從凝膠到完全固化階段產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。前者由液態轉變成網狀結構過程中，物理狀態發生突變，反應基團消耗量大于后者，體積收縮量也高于后者。凝膠預固化階段(75℃/3h)環氧基消失大于后固化階段(110℃/3h)，圖8-4差熱分析結果也證明這點，試樣經750℃/3h處理后其固化度為53％。
若我們對灌封試件采取一次高溫固化，則固化過程中的兩個階段過于接近，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，還會使灌封件產生巨大的內應力，造成產品內部和外觀的缺損。為獲得良好的制件，我們必須在灌封料配方設計和固化工藝制定時，重點關注灌封料的固化速度(即A、B復合物凝膠時間)與固化條件的匹配問題。通常采用的方法是：依照灌封料的性質、用途按不同溫區分段固化的工藝。彩色電視機行輸出變壓器灌封按不同溫區分段固化規程及制件內部放熱曲線。在凝膠預固化溫區段灌封料固化反應緩慢進行，反應熱逐漸釋放，物料黏度增加和體積收縮平緩進行。此階段物料處于流態，則體積收縮表現為液面下降，直至凝膠，可完全消除該階段體積收縮內應力。從凝膠預固化到后固化階段，升溫也應平緩，固化完畢，灌封件應隨加熱設備同步緩慢降溫，多方面減少、調節制件內應力分布狀況，可避免制件表面產生縮孔、凹陷甚至開裂現象。
對灌封料固化條件的制訂，還要參照灌封制件內封埋元件的排布、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，適當地降低凝膠預固化溫度并延長時間是完全必要的。
(3)固化物表面不良或局部不固化這些現象也多與固化工藝相關。主要原因是：
1)計量或混合裝置失靈、生產人員操作失誤。
2)A組分長時間存放出現沉淀，用前未能充分攪拌均勻，造成樹脂和固化劑實際比例失調。
3)B組分長時間敞口存放、吸濕失效。
4)高潮濕季節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品，灌封及固化工藝的確是一個值得高度重視的問題。
|
|
