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| 环氧树脂灌封及灌封材料的常见问题 |
| 2012-08-28 |
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１、灌封工艺
灌封产品的质量，主要与产品结构设计、元件选择、组装及所用灌封材料密切相关，灌封工艺也是不容忽视的因素。
环氧树脂灌封有常态和真空两种灌封工艺。环氧树脂．胺类常温固化灌封料，一般用于低压电器，多采用常态灌封。环氧树脂．酸酐加热固化灌封料，一般用于高压电子器件灌封，多采用真空灌封工艺，是我们本节研究的重点。目前常见的有手工真空灌封和机械真空灌封两种方式，而机械真空灌封又可分为A、B组分先混合脱泡后灌封和先分别脱泡后混合灌封两种情况。其工艺流程如下：
(1)手工真空灌封工艺
(2)机械真空灌封工艺
先混合脱泡后灌封工艺
A、B先分别脱泡后混合灌封工艺
相比之下，机械真空灌封，设备投资大，维护费用高，但在产品的一致性、可靠性等方面明显优于手工真空灌封工艺。无论何种灌封方式，都应严格遵守给定的工艺条件，否则很难得到满意的产品。
2、灌封产品常出现的问题及原因分析
(1)局部放电起始电压低，线间打火或击穿电视机、显示器行输出变压器，汽车、摩托车点火器等高压电子产品，常因灌封工艺不当，工作时会出现局部放电(电晕)、线间打火或击穿现象，是因为这类产品高压线圈线径很小，一般只有0.02～0.04mm，灌封料未能完全浸透匝间，使线圈匝间存留空隙。由于空隙介电常数远小于环氧灌封料，在交变高压条件下，会产生不均匀电场，引起界面局部放电，使材料老化分解，引起绝缘破坏。
从工艺角度分析，造成线间空隙有以下两方面原因：
1)灌封时真空度不够高，线间空气未能完全排除，使材料无法完全浸渗。
2)灌封前试件预热温度不够，灌人试件物料黏度不能迅速降低，影响浸渗。
对于手工灌封或先混合脱泡后真空灌封工艺，物料混合脱泡温度高、作业时间长或超过物料适用期，以及灌封后产品未及时进入加热固化程序，都会造成物料黏度增大，影响对线圈的浸渗。热固化环氧灌封材料复合物，起始温度越高，黏度越小，随时间延长，黏度增长也越迅速。因此为使物料对线圈有良好的浸渗性，操作上应注意如下几点：
1)灌封料复合物应保持在给定的温度范围内，并在适用期内使用完毕。
2)灌封前，试件要加热到规定温度，灌封完毕应及时进入加热固化程序。
3)灌封真空度要符合技术规范要求。
(2)灌封件表面缩孔、局部凹陷、开裂灌封料在加热固化过程中，会产生两种收缩，即由液态到固态相变过程中的化学收缩和降温过程中的物理收缩。进一步分析，固化过程中的化学变化收缩又有两个过程，从灌封后加热化学交联反应开始到微观网状结构初步形成阶段产生的收缩，我们称之为凝胶预固化收缩。从凝胶到完全固化阶段产生的收缩我们称之为后固化收缩。这两个过程的收缩量是不一样的。前者由液态转变成网状结构过程中，物理状态发生突变，反应基团消耗量大于后者，体积收缩量也高于后者。凝胶预固化阶段(75℃/3h)环氧基消失大于后固化阶段(110℃/3h)，图8-4差热分析结果也证明这点，试样经750℃/3h处理后其固化度为53％。
若我们对灌封试件采取一次高温固化，则固化过程中的两个阶段过于接近，凝胶预固化和后固化近乎同时完成，这不仅会引起过高的放热峰，损坏元件，还会使灌封件产生巨大的内应力，造成产品内部和外观的缺损。为获得良好的制件，我们必须在灌封料配方设计和固化工艺制定时，重点关注灌封料的固化速度(即A、B复合物凝胶时间)与固化条件的匹配问题。通常采用的方法是：依照灌封料的性质、用途按不同温区分段固化的工艺。彩色电视机行输出变压器灌封按不同温区分段固化规程及制件内部放热曲线。在凝胶预固化温区段灌封料固化反应缓慢进行，反应热逐渐释放，物料黏度增加和体积收缩平缓进行。此阶段物料处于流态，则体积收缩表现为液面下降，直至凝胶，可完全消除该阶段体积收缩内应力。从凝胶预固化到后固化阶段，升温也应平缓，固化完毕，灌封件应随加热设备同步缓慢降温，多方面减少、调节制件内应力分布状况，可避免制件表面产生缩孔、凹陷甚至开裂现象。
对灌封料固化条件的制订，还要参照灌封制件内封埋元件的排布、饱满程度及制件大小、形状、单只灌封量等。对单只灌封量较大而封埋元件较少的，适当地降低凝胶预固化温度并延长时间是完全必要的。
(3)固化物表面不良或局部不固化这些现象也多与固化工艺相关。主要原因是：
1)计量或混合装置失灵、生产人员操作失误。
2)A组分长时间存放出现沉淀，用前未能充分搅拌均匀，造成树脂和固化剂实际比例失调。
3)B组分长时间敞口存放、吸湿失效。
4)高潮湿季节灌封件未及时进入固化程序，物件表面吸湿。
总之，要获得一个良好的灌封产品，灌封及固化工艺的确是一个值得高度重视的问题。
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