有机硅灌封胶概念
密封和灌封是一种惯用的保护脆弱的电子元器件电路板的方法。需要灌封保护的原因有很多种,例如:机械冲击,热冲击,振动,化学腐蚀,高温高湿,极端温度和热循环等等。除了提供保护之外,密封也可用于执行其他功能,如热交换导热和透光性。
虽然最终这些功能的呈现只是很简单和很直接呈现,但过程中的操作条件、组成设计、作业方法往往对于灌封材料有着较大的限制,需要非常谨慎的来作选择,并加以测试验证。灌封材料有很多的种类,常规的有环氧树脂、有机硅、聚氨酯,和其他类别。每类材料体系有着显著的优势和劣势。因此,重要的是要充分了解体系的化学和物理性能,从而对实际需求和操作工艺,才能做到完全匹配。
为什么用有机硅灌封胶?
有机硅聚合物和弹性体具有特定的一些性质,包括: ▶ 宽工作温度范围-115到300℃ ▶ 卓越的电气性能 ▶ 柔韧性 ▶ 硬度范围:软凝胶到硬橡胶 ▶ 抗紫外线 ▶ 良好的耐化学性 ▶ 抗湿防潮 ▶ 无毒或低毒 ▶ 易于使用 |
这些得天独厚的的性能,可以进一步通过使用填料和化学添加剂提供额外的功能,包括阻燃,导热性,导电性和附着力。
通过选择的聚合物和填料,它也可以调整粘度和流变性和固化橡胶的最终硬度和模量。掌控有机硅灌封胶的固化机理和固化速度,基本的表现方式是室温硫化和加热固化。有机硅也可以分为单组份和双组份。简而言之,有机硅灌封胶的用途很广,用户有极广的选择空间。
有机硅灌封胶分类
有机硅灌封胶按反应机理一般分为两类:
▶ 缩合反应固化
▶ 加成固化
了解两者之间的差异是正确选择产品的关键
缩合反应固化型
吸收空气中的湿气固化,伴随极少量副产物产生的的过程称为缩合反应,加热并不能引发反应进行,过度的加热只会带来反应的抑制。封闭的环境会使得固化速度非常缓慢。
这种化学反应的产品有: ▶ 单组份密封胶 ▶ 单组份披覆胶 ▶ 双组份灌封胶 |
单组份缩合反应硅胶不能用于灌封深度大于10mm,见上图,硅胶表面结皮形成致密的橡胶形态,增大了湿气进入深层的难度,靠近底部需要至少两周时间才有可能固化。
单组份硅胶交联反应,固化过程释放极少量的副产物,其中一些会对敏感电子元件造成影响。因此,我们越来越多的推广脱醇型和脱丙酮型用于灌封和披覆领域。
单组分缩合型,反应类型 | 副产物 | 影响 |
脱酸型 | 乙酸 | 腐蚀 |
脱肟型 | 酮肟 | 某些材质会腐蚀 |
脱醇型 | 甲醇、乙醇 | 无腐蚀 |
脱丙酮型 | 丙酮 | 无腐蚀 |
tips:某些使用有机锡催化剂缩合固化系统,在特定极端情况下,会化学分解还原成液体形式。
有机硅不能长期处于一个完全封闭无空气的高温场所,如果材料是以某种方式可以接触到开放大气,则不会发生逆转。
加成反应固化型
加成反应固化体系是使用铂催化剂来启动固化,在固化过程中不产生任何副产物。一旦催化,他们将完成反应过程,甚至在一个密封的不通大气的腔体内。
双组份的加成反应硅胶可以在室温下固化,也可在加热前提下加速固化,而不影响固化后的弹性体的特性。
单组份加成反应硅胶一般都需要加热才能固化。
铂催化剂“中毒”
铂催化剂容易受到某些化学化合物的影响,反应生成其他物质,而减弱或失去催化剂的功效,拟制了硅胶的正常固化。
未固化的加成型硅胶在混合或制造过程中应避免接触以下化学成分:
未固化的加成型硅胶在混合或制造过程中应避免接触以下化学成分: ▶ 氮,硫,磷,砷 ▶ 有机锡催化剂 ▶ PVC中防老剂 ▶ 环氧树脂催化剂 ▶ 聚硫橡胶 ▶ 室温硫化硅橡胶 |
这些系统还需要一个精细的化学平衡,以形成稳定的固化物特性。双组份加成硅胶混合前必须先将A\B组分的原始包装桶内的胶料搅拌均匀,然后精准称量比例,以获得稳定一致的最终性能。
有机硅灌封胶的选择
选择灌封胶有三个关键因素:
环境条件
▶ 工作温度是多少?
▶ 有没有极端的热循环?
▶ 如果是,考虑柔软或较低模量的材料。
▶ 是否会有还原的风险?
▶ 如果是,选择加成反应型灌封胶
▶ 是否有大幅度或长时间的振动或冲击?
▶ 如果是,考虑柔软的材料或凝胶。
▶ 它会受到化学侵蚀吗?
▶ 如果是,哪种化学物质?
制作工艺
▶ 你想要单组份还是双组份?
▶ 如果是双组份你将如何混合材料?
▶ 你将如何施胶,手工还是灌胶机?
▶ 灌胶设备适合灌封什么粘度?
▶ 设备泵体长期使用的密封性怎样?
▶ 灌封胶需要多好的流动性?
▶ 元器件下方需要填充吗?
▶ 需要多长时间固化?
▶ 能加热固化吗?
▶ 什么样的固化程度可进入下一道工序?
▶ 其他材料会导致抑制吗?
▶ 如果是的话,你可能选择缩合型或使用底涂剂。
物理性质
▶ 硬度是重要的吗?
▶ 颜色重要吗?
▶ 你需要光学级透明吗?
▶ 如果是,需要什么折射率?
▶ 你需要热传导吗?
▶ 如果是,导热系数需要多高?
▶ 阻燃性,你需要UL认证吗?
▶ 是否需要有粘接力?
▶ 如果是,基材是什么?
▶ 能接受底涂剂吗?
▶ 需要什么电性能?
▶ 灌封胶需要耐磨损或撕裂吗?
定制化
由于客户端产品设计和制造过程的复杂性,灌封胶不可能满足每一个领域的要求,关于每一个特定的应用和生产要求,我们总是建议测试并验证符合规范的适用性材料的适用性。
因此,重要的是要决定哪些要求是必不可少的。在某些情况下,为了匹配客户的设计要求,提供定制化灌封胶也是拜高高材的一种特长。