易力高全球树脂业务技术总监Alistair Little以自家公司产品组合为例,介绍了不同类型的电路和元件封装树脂,提供了一些关于其特性和应用的背景资料:树脂广泛用于电子和电气行业的灌封和封装,根据其化学成分,树脂一般分为三大类:环氧树脂、聚氨酯树脂和硅树脂。
易力高致力于开发、生产上述类别的各种树脂产品,并提供相关支持。
环氧树脂化学
环氧树脂因其出色的电气和机械性能,以及能够针对化学品和高温情况提供保护能力,因而在电子行业中广受青睐。使用树脂能够保护电气元器件免受灰尘、湿气和短路影响,而且标准环氧树脂的导热性优于空气,能够更有效地散去元件的热力,从而延长使用寿命。
今天,市面上有各种不同的环氧树脂系统,分别提供各种不同的性能。环氧树脂的固化过程通常很慢,但使用胺、胺改性聚合物或聚酰胺作为硬化剂,可以获得一系列不同的固化速度和固化性能。但是,虽然可以加快反应速度,但也会放出大量热力,有可能导致失控反应。通过修改硬化剂化学成分或使用填料,将有助于吸收反应热力,并可作为阻燃剂使用,从而降低发生失控反应的可能性。请注意,树脂固化时的温度不仅会影响其固化速度,也会影响最终固化树脂的质量。因此,在采用特定的固化速度之前,最好进行一些试验。
电动汽车的日益普及,导致市场对许多树脂的要求发生了变化,尤其是对于环氧树脂。由于电动交通是一个快速成長的市场,车辆部件所要求的各种性能标准也在随之不断演化和改进。从传感器、显示器、一直到电机自身,树脂被广泛用于汽车的许多领域,而在提供解决方案以满足汽车电子行业的要求方面,易力高目前走在前列。
几乎可以肯定的是,每一代新设计的元器件,虽然尺寸更小,但功能却更加强大。一般而言,随着功率的上升,释放出的热力也更多。因此,无论是对于连续工作温度还是短期工作温度,都需要开发具有更高工作温度范围的新型树脂。此外,为改进电气元件的散热能力,还需要提高树脂的导热性。
易力高的环氧树脂产品组合包括各种透明、白色和黑色的单组分和双组分产品,这些产品具有一系列实用特性,可满足从灌封、密封、一直到浸渍的大多数要求,包括特殊的电气和热特性、阻燃性和耐化学和耐燃料性。
聚氨酯树脂化学
一般而言,环氧树脂封装在固化后呈坚硬状态,而聚氨酯树脂在固化状态下则具有柔韧性或橡胶性,因而特别适用于灌封含有脆弱元件的电路。与环氧树脂一样,聚氨酯树脂具有耐化学性、防尘性和防潮性、以及优良的电绝缘性,对大多数金属和塑料基材均有良好的粘合力。与环氧树脂不同,即使是较快的固化系统,聚氨酯在固化过程中的放热力通常也较少。然而,需要注意的是,一般情况下,固化后的聚氨酯树脂连续工作温度不得上升到130°C以上。
聚氨酯树脂广泛用于各种应用,与环氧树脂相比,其固有的柔韧性减少了施加在元件上的应力。这意味着,可以对具有细薄或脆弱引脚的部件进行轻松灌封。另外,一些聚氨酯树脂具有触变性,意味着在混合过程中粘度较低,但一旦浇注,树脂粘度则迅速增加,从而可以准确地浇筑树脂,不会流过印刷线路板上的任何小孔。
过去几年间,LED的使用量呈指数级增长,成为大多数应用的默认照明选择。然而,根据其所处环境,确实需要对LED进行一定程度的保护。光学透明的聚氨酯树脂已广泛用来在更具挑战性的环境下保护LED。这些树脂使用脂族聚合物作为主链,具有紫外光照射下最佳抗黄变性能。在许多情况下,设计师们现在之所以考虑使用树脂,不仅是为了给照明装置提供一定程度的保护,也是为了提升美感。根据所选用的树脂,LED既可以用作离散光源,也可以呈现为实心光条。
如前所述,大多数聚氨酯树脂的最高工作温度为130°C,但通过精心配制,这一最高温度限制可提高至150°C,同时仍保持聚氨酯应有的柔韧性和耐化学性。
易力高的聚氨酯树脂分为白色、黑色、蓝色、明亮的稻草色、朦胧/浑浊和光学透明配方,与环氧树脂系列一样,提供各种特性,以便满足高温环境以及暴露于化学污染、机械应力或者冲击和湿气侵入等环境下的需求。
硅树脂化学
与一些聚氨酯树脂一样,光学透明的硅树脂也具有卓越的抗紫外线能力,并且在严格的实验室暴露测试中也能保持其透明度。由于树脂的颜色稳定性对于实现LED照明装置自身的最小色温变化非常重要,这种显而易见的抗紫外线能力使其成为LED应用的理想之选。
虽然受欢迎程度比不上环氧树脂和聚氨酯树脂,但由于固化后的产品具有高度的柔韧性,出色的化学、防尘和防潮性能,以及良好的电绝缘性能,硅树脂在用作封装树脂方面确实具有一些独特优势。硅树脂往往比环氧树脂或聚氨酯更昂贵,但却非常适用于高连续工作温度(200℃)的工艺。此外,使用有机硅体系工作时的放热温度实际上非常低,确保了与热敏元件的兼容性。
与环氧树脂和聚氨酯树脂的固化机制相比,根据灌封深度或样品厚度以及被灌封单元的几何形状,硅树脂需要24-48小时才能完全固化。其中一个限制因素是,硅树脂通常需要吸湿推进反应,因此需要注意固化条件,特别是湿度问题。硅树脂对包括金属和塑料在内的大多数基材均具有良好的粘合力。
除了光学透明的树脂,易力高还面向一系列应用提供其他着色的双组分硅树脂。从优异的耐温性,到出色的柔韧性和高导热性,这些应用的要求各不相同。在某些工业领域中,硅树脂具有多种优势。
易力高的大部分树脂均为双组分系统,当以正确的比例混合在一起时,会反应生成聚合材料。通过精心配制,定制的树脂在固化后性能可满足客户的特殊需求。
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来源:MacDermid Alpha