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有机硅电子灌封材料的发展及研究

作者:汇瑞胶业 来源:东莞市汇瑞胶业有限公司 时间:2015/11/27 13:57:46

电子产品灌封简单说就是把构成电子元器件的各部分按要求进行合理的布置、组装、键合、连接与环境隔离和保护等操作工艺。它的作用是强化电子器件的整体性,提高对外来冲击、震动的抵抗力;提高内部元件、线路间的绝缘;有利于器件小型化、轻量化:避免元件、线路直接暴露于环境中。改善器件的防水、防潮性能。灌封材料(电子灌封胶)的品种很多.常用的主要有三大类:环氧树脂、有机硅和聚氨酯。

  环氧树脂灌封材料的特点是收缩率小、无副产物、优良的电绝缘性能,但受分子结构本身的限制。耐热性不高,一般只用于常温条件下的电子元器件的灌封。其使用环境对机械力学性能没有特殊的要求。聚氨酯灌封材料常用于汽车干式点火线圈和摩托车无触点点火装置的封装,封装后点火线圈的环境适应能力强、抗震性能和耐冷热循环性能好。但聚氨酯在应用中存在着难以解决的问题,例如:灌封胶表面过软、易起泡:固化不充分且高温固化时易发脆;灌封胶表面有花纹现象。由于这些缺陷的存在。聚氨酯灌封材料也仅用于普通电器元件的灌封。在条件苛刻的工作环境中聚氨酯灌封材料往往难以满足要求。航空、航天、船舶等高技术领域工作环境条件更加苛刻.灌封元件必须能在一55—180℃的温度范围内工作.灌封工件固化后需经过机械加丁.在加工过程中不应出现形变、回粘等现象。且必须在高速旋转的状态下工作。基于以上工作环境。对灌封材料提出以下性能要求:

(1)电性能方面要求绝缘强度和绝缘电阻高.介质损耗和介质常数小,电参数随温度和频率的变化小;

(2)物理机械方面.要求抗张强度大,冲击强度和热变形温度高。线膨胀系数和收缩率小;

(3)工艺性能方面和其它两类树脂一样要求粘度小.适用期长。固化温度尽可能低,灌封材料最好无毒或低毒.由此可见各方面的性能要求都很高。国内目前很少有满足这些苛刻的作条件的环氧树脂和聚氨酯类的灌封材料。有机硅灌封材料因其特殊的硅氧键主链结构而具有耐高低温、机械性能、耐候、电绝缘等一系列优良性能,在高科技领域具有显著的研究潜力和极大的应片前景。有机硅灌封材料分类及基本特性从交联机理的角度可把有机硅灌封材料分为缩合型和加成型两种。缩合型有机硅灌封料系以端羟基聚二有机基硅氧烷为基础聚合物,多官能硅烷或硅氧烷为交联剂,在催化剂作用下,室温下遇湿气或混匀即可发生缩合反应.形成网络状弹性体。固化过程中有水、二氧化碳、甲醇和乙醇等小分子化合物放出。加成型有机硅灌封料是司贝尔氢硅化反应在硅橡胶硫化中的一个重要发展与应用。其原理是由含乙烯基的硅氧烷与含i~H键硅氧烷,在第八族过渡金属化合物催化下进行氢硅化加成反应,形成新的Si—C键,使线型硅氧烷交联成为网络结构。加成型有机硅灌封材料在固化过程中无小分子产生,收缩率小,工艺适应性好,生产效率高。加成型有机硅灌封材料自出现以来,发展很快,有取代缩合型有机硅灌封材料的趋势。

1  加成型液体灌封硅橡胶:

    加成型硅橡胶灌封料是必含乙烯基的聚二甲基硅氧烷作为基础聚合物,低分子质量的含氢硅油作为交联剂,在铂系催化剂作用下交联成网状结构121。它与传统的缩合型灌封硅橡胶相比.硫化过程没有小分子的副产物产生,交联结构易控制,硫化产品收缩率小;产品工艺性能优越,既可在常温下硫化,又可在加热条件下硫化.并且可以深层快速硫化;产品加工.艺性能佳.粘度低、流动性好,能浇注;可用泵送和静态混合,具有工艺简化、快捷.高效节能的优点,因此被公认为是极有发展前途的电子工业用新型封装材料。

    天佑科技采用低粘度的乙烯基硅油和低含氢硅油,以高纯石英粉为填料.以铂络合物为催化剂,制备双组分加成型液体灌封硅橡胶.通过改变石英粉的用量、含氢硅油的含氢量、硅氢与乙烯基的摩尔比得到不同交联密度的硅橡胶,通过对交联结构的设计,优化加成型液体灌封硅橡胶的性能,得到优良的力学性能和电性能。TY698液体灌封硅橡胶的拉伸强度为2.44MPa、邵尔A硬度为47度、断裂伸长率为136%、撕裂强度为3.88kN/m、体积电阻率为9.4x1014n·cm、相对介电常数为3.1、损耗因数为0.0011、电气强度为21.5MV/m、热导率为0.4Wt(m·K)、热膨胀系数为2.6xi0。K一、阻燃等级为94 V一0级,其力学性能、电性能、热性能及工艺性能接近国外同类产品。

2  导热有机硅灌封硅橡胶:

    传统导热材料多为金属和金属氧化物及其它非金属材料如石墨、炭黑、A1N、SiC等)。随着科学技术的进步和工业生产的发展.许多特殊场合如航空、航天和电子电气领域对导热材料提出了新的要求。希望材料具有优良的综合性能,既能够为电子元器件提供安全可靠的散热途径,又能起到绝缘和减振作用,导热橡胶正好满足丁这一要求.导热硅橡胶是其中典型的代表。普通硅橡胶的导热性能较差,热导率通常只有0.2W/m·K左右:加人导热填料可提高硅橡胶的导热性能。常用的导热填料有金属粉末(如Al、Ag、Cu等)、金属氧化物(如A1:O,、MgO、BeO等)、金属氮化物(如SiN、AIN、BN等)及非金属材料(如SiC、石墨、炭黑等)。同金属粉未相比,金属氧化物、金属氮化物的导热性虽然较差.但能保证硅橡胶具有良好的电绝缘性能。金属氧化物中Al扣,是最常用的导热填料;金属氮化物中,SiN、AIN是最常用的导热填料。这些导热填料各有优缺点,金属以及非金属填料具有较好的导热性和导电性。而其化合物则具有较高的电绝缘性。填料的热导率不仅与材料本身有关,而且与导热填料的粒径分布、形态、界面接触、分子内部的结合程度等密切相关。一般而言,纤维状或箔片状的导热填料的导热效果更好。

3  LED灌封硅橡胶:

    多数LED都覆盖一层保护性灌封材料以避免电气和环境损害,同时也可提高光输出并将热量累计减到最少阿。传统上.灌封材料多半仍由环氧树脂和其他有机材料制成,因为它们的硬度、透明度和低成本比较符合应用需求:然而,随着电子产业渐渐朝更高功率且更高亮度的LED发展.有机硅灌封胶现在反而越来越广为使用。有机硅灌封胶不仅比环氧树脂能承受更高的温度,还能适用于无铅回焊1=艺,同时也提供了更高的透光率与更低的吸湿性。

    将乙烯基硅树脂与含氢硅油通过硅氢加成反应硫化成型.可制成有机硅LED封装材料.为获得高折射率、耐辐射的有机硅封装料.乙烯基硅树脂和含氢硅油一般需含一定量的二苯基硅氧链节或者甲基苯基硅氧链节。K.Miyoshi和T.Goto等用氯硅烷共水解缩合工艺制得乙烯基硅树脂.然后将其与含苯基硅氧链节的含氢硅油在铂催化剂的催化下硫化成型,获得LED封装材料。该材料的折射率可达1.51,绍尔D硬度75—85度.弯曲强度95-135MPa,拉伸强度5.4MPa.紫外线辐射500h后透光率由95%降为92%。采用加成型液体硅橡胶也能制成有机硅LED封装材料。T.Shiobara等人用加成型液体硅橡胶在165。C下注塑成型,获得收缩率为3.37%、收缩比仅0.04、折射率1.50—1.6长锏lonml的封装材料。用乙烯基硅树脂和乙烯基硅油的共混物与含氢硅油通过硅氢加成工艺硫化.能发挥硅树脂和硅橡胶的各自优点,获得高性能LED材料。M.Yoshilsugu等人用这种方法获得的LED封装材料的折射率1.54.透光率85%一loo%、绍尔A硬度45—95度、托伸强度1.8MPa.在150℃下加热lOOh表面才出现裂纹。

    美国道康宁公司日前针对成长快速的I正D市场推出多种新型有机硅材料。道康宁以其凝胶、弹性体和树脂产品线为基础发展出的这些新材料包括了DOW CORNINGo EG一6301、DOW CORNING@OE一6336及DOW CORNINGo JCR 6175等三款新型LED保护性灌封胶,以及结合了硅胶的耐用性和透明性等优点的DOW CORNING@SR一7010树脂.这种创新的可塑性材料最适合制造I上D应用所需的硬式镜片及其他零件;同时,这些新有机硅材料还能让LED元件使用无铅焊锡进行表面贴装,是它们在环保议题上的重要优势。道康宁为了顺应全球光电市场的新需求,特别于日前成立光管理事业群.而这些新材料是新事业群推出的首批产品。

4  有机硅凝胶灌封材料:

    有机硅凝胶产品WACKER S“Gel@612是一种透明的很软的硅橡胶,能够为敏感的微电子器件提供防潮和防腐的可靠保护,例如太阳能电池、各类传感器或汽车电子元件、光电子元件等四。WACKER SilGelo 612可应用于自动混合计量设备,从而使之成为批量生产的理想选择。凝胶固化后在电子器件上形成一层具有永久弹性的有机硅弹性体.从而非常有效的保护电子元件不受环境的影响和腐蚀侵害。WACKER SilGeP 612系列灌封产品从软到硬,有各种类型。具有很低的杨氏模量的极软的凝胶对保护非常敏感的元件(例如引线封脚的集成电路)非常有效.它们保证了电子元器件在非常大的温度波动和强烈的振动下的功能。迈图高新材料集团推出的FRVl38双组分氟硅氧烷灌封胶是一种高强度的凝胶体.可保护精密组件免受化学品腐蚀或振荡、高温引起的应力损害。FRVl38的坚固性和卓越的点胶工艺,使其成为保护精密电子组件的较为理想的填缝材料。FRVl38可在不用底涂的情况下,与各种基材都有良好的粘附力,可在90℃加热固化,固化物在一40—150。C保持高弹性。广泛应用于汽车、航空、化工等行业。能够耐受恶劣环境带来的极热、极冷或机械冲击,可以提升保护在恶劣操作条件下更耐久、更佳功效的电子或其他敏感组件的能力。乙烯基硅油、交联剂、催化剂等组分对加成型硅凝胶都有较大的影响.通过选择和调节合适的组分及配比.可以得到较好的灌封用硅凝胶。

来自:中国电子胶水论坛


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更新时间:2019-05-24
汇巨品牌防水有机硅灌封胶特点:本产品是双组分,形状与牙膏一样,固化后可防水,绝缘,防尘,耐紫外线,防震等特点。优点:固化后有弹性,可起到防震作用,可返修,可耐高低温-60-315度,环保,气味极低等。缺点:表干时间较长,不利于流水线作业,内部完全固化慢。
更新时间:2019-05-24
汇巨胶粘品牌阻燃型有机硅灌封胶特点:双组份、常温固化,耐老化,耐酸碱、耐高温,防水、防尘、防震;阻燃型有机硅灌封胶优点:耐老化性能优异,防水效果好;阻燃型有机硅灌封胶不足:混合时严格按配比操作,并混合均匀;配比和混合不均匀会导致不能固化或固化不均匀。
更新时间:2019-05-24
汇巨品牌导热硅有机灌封胶特点:常温固化,双组分,具有导热功能,固化有绝缘,防水,耐腐蚀,保护电子元器件的作用。导热有机硅灌封胶固化后有弹性,起到防震作用,也可返修。优点:耐高低温可达-60-260度,耐黄变好,可温室固化或加温固化,自动排泡好。不足之处:需要有加温设备和严格按比例配比。
更新时间:2019-05-24
汇巨胶粘品牌加成型有机硅灌封胶特点:双组份、加温或常温固化,防水、防尘、防震;加成型有机硅灌封胶优点:可通过加温加快固化速度(省时),耐高温性能优异(可长期耐温260-280度,短时间可耐温300度),耐电绝缘性能和防水性能好;加成型有机硅灌封胶不足:需要有加温设备和严格按比例配比。
更新时间:2019-05-18
汇巨胶粘耐高温有机硅灌封胶由于耐高温的PTC、变压器的密封绝缘耐高温灌封胶,耐温耐高低温-60-260度,固化后有防水,绝缘,耐腐蚀,保护电子元器件,防油防尘,耐湿热和大气老化,抗压,耐紫外线,耐黄变等特点。有弹性,可起到防震作用。
更新时间:2019-05-17
汇巨胶粘品牌双组份有机硅灌封胶特点:双组份、常温固化,耐老化,耐酸碱、耐高温,防水、防尘、防震;双组份有机硅灌封胶优点:耐老化性能优异,防水效果好;双组份有机硅灌封胶不足:混合时严格按配比操作,并混合均匀;配比和混合不均匀会导致不能固化或固化不均匀;
更新时间:2019-05-17
汇巨胶粘单组份有机硅灌封胶特性和用途:单组份、常温固化、用于电子电器产品的灌封和密封;单组份有机硅灌封胶优点:单组份,不许混合,操作方便,手工机械均可;单组份有机硅灌封胶劣势:对灌封的厚度有要求,超过5mm需要分多次灌封。