进一步提高树脂灌封性能的五项建议

Christine Zhang 发布于 04 March 2021

本文将继续采用读者们熟悉的5个常见问答的形式，来简述灌封和封装主题，为行业同仁选择树脂提供更多建议，并希望帮助解决在使用当中可能遇到的问题。首先，先介绍一些灌封基础知识，使您对灌封有基本的了解。

有许多不同的因素会影响到灌封化合物所起到的保护性能。元器件或PCB的灌封意味着它们将被一层树脂所包围，这层树脂将一个元器件或整个PCB完全密封在其工作环境中。两部分树脂混合后，会发生化学反应，导致树脂完全聚合，形成同质层。聚合反应会形成三维结构，建立屏障来抵御化学侵蚀、高湿度、物理冲击以及热循环带来的潜在破坏。

现在，来看看我们本期的问答。

1. 哪些常见应用会采用环氧树脂？

环氧树脂通常用于抵御极端温度和化学侵蚀环境。汽车引擎盖下可见环氧树脂的身影，经常被用来保护各种各样的传感器、数字电子设备和连接器，不仅不会受到高温的影响，也不会受到挥发性燃料和润滑剂的影响。

从内燃机转向电动机，虽然化学环境可能会发生变化，但对耐化学性灌封树脂的要求仍将存在，这些树脂必须能够耐受较宽的温度范围和耐化学侵蚀。它们对各种基板的良好附着力意味着环氧树脂可用于确保有效地密封电子设备以应对外部环境，并且完全适用于部署在ATEX和其他危险区域的设备。

2. 哪些常见应用会采用硅树脂？

硅树脂用于应对极端温度，或者对温度敏感的元器件，且不能承受环氧树脂和聚氨酯两部分混合和固化时发生的放热反应；当需要大量材料倒入单个单元时尤其如此。硅树脂也适用于需要高度弯折的应用场合，例如在FPC上。如果需要修改或维修电路时，与环氧树脂不同之处则是硅树脂很容易就能去除。

现有树脂化学品中，硅树脂具有最广泛的连续工作温度范围，因此它们是高温和低温应用的首选材料。它们可在这个温度范围内始终保持灵活性，随着时间的推移几乎没有退化的迹象。由于具有很高的挠性，对精密元器件施加的应力非常小，尤其适用那些连接引脚薄弱和脆弱的元器件。

硅树脂也有一些缺点，首先是对某些基板的有效附着力很差。而且，它们的耐化学性也不如环氧树脂好。另一类树脂——聚氨酯是-30℃~120℃工作温度范围内更好的选择，因为可对许多基板提供相似的挠性和更好的附着力。

3. 树脂选择的主要难点是什么？

树脂的选择是一门折衷的艺术，需要了解树脂的哪一类特性或性能对您的应用更为重要。通常，潜在问题主要在于确定实际的要求，例如，与设计极限相比，哪一类树脂可能包括更大的安全裕度。

黏度是另一个必须考虑的属性。通常，当需要最低混合黏度的树脂来保证良好的流动和覆盖性能时，触变性树脂就显得不同寻常，因为其黏度在混合后会迅速增加。这种明显的变化不应与固化混淆。树脂在最终固化前仍能流动并可使用。

4. 如何克服这些难点？

在大多数情况下，许多潜在的症结在于设计概要，以及设计师和工程师之间关于可行性的讨论。如果高低温只是偶尔需要，且时间很短，正常工作温度范围更适中，那么这通常会使树脂的选择范围更广。

同样，在考虑耐化学性时，确定树脂是否是实际的主要暴露点。例如，如果用透明树脂封装LED，但在其顶部放置有带垫圈的塑料盖，则树脂需要提供的保护级别会显著降低。虽然它提供了主要的电气绝缘层，但它只是对应环境的二级屏障。

5. 灌封还是不灌封？为什么要灌封？

当然，我们建议涂覆或灌封所有电子元器件——电路板和单元，以延长成品装置的使用寿命，并保护元器件免受环境影响。所要求的防护等级取决于成品装置可能暴露的环境。它可能仅在室内环境中，只会有一层薄薄的灰尘；或者一些装置1年中有4个月会被淹没在花园池塘中或者处于危险的工业环境中；一些装置则有可能在海底使用20年以上；或放置在受常规温度和压力变化影响的短途往返飞机上；还有一些装置可能暴露在真空、极低温度和外层空间电离辐射的危害下——变化是无止境的。

在不太极端的情况下，你可能会问：“树脂仍然是最好的选择，还是应该考虑涂层作为替代品？”这是一个有趣的观点，因为涂层提供的保护比应用树脂更有优势。然而，和往常一样，如何选择将取决于设计师需要的保护级别。此外，如果需要保护知识产权并避免别人抄袭底层电路，树脂还具备韧性、耐化学性和对基板和元器件的强附着力，不仅可以提供极佳的保护，还因其不透明性可确保遮蔽电路细节。