導(dǎo)熱灌封膠一般分為導(dǎo)熱硅橡膠、聚氨酯導(dǎo)熱灌封膠、環(huán)氧導(dǎo)熱灌封膠三種,三種灌封膠的導(dǎo)熱系數(shù)、性能以及應(yīng)用領(lǐng)域都有所不同,所以要根據(jù)具體的性能以及需求來(lái)選擇合適的灌封膠。
導(dǎo)熱灌封膠分類
1、有機(jī)硅導(dǎo)熱灌封膠
有機(jī)硅導(dǎo)熱灌封膠是以有機(jī)硅材料為基體制備的復(fù)合材料,可以室溫固化,也可以加熱固化,具有溫度越高固化越快的特點(diǎn)。是在普通灌封硅膠或粘接用硅膠基礎(chǔ)上添加導(dǎo)熱物而成的,在固化反應(yīng)中不會(huì)產(chǎn)生任何副產(chǎn)物,可以應(yīng)用于PC、PP、ABS、PVC等材料及金屬類的表面。適用于電子配件導(dǎo)熱、絕緣、防水及阻燃,其阻燃性要達(dá)到UL94-V0級(jí)。要符合歐盟RoHS指令要求。主要應(yīng)用領(lǐng)域是電子、電器元器件及電器組件的灌封,也有用于類似溫度傳感器灌封等場(chǎng)合。
最常見(jiàn)的導(dǎo)熱灌封硅膠是雙組份構(gòu)成的,其中包括加成型或縮合型兩類硅橡膠,加成型的可以深層灌封并且固化過(guò)程中沒(méi)有低分子物質(zhì)的產(chǎn)生,收縮率極低,對(duì)元件或灌封腔體壁的附著良好結(jié)合??s合型的收縮率較高對(duì)腔體元器件的附著力較低。
單組分導(dǎo)熱灌封硅橡膠也包括縮合型的和加成型的兩種,縮合型的一般對(duì)基材的附著力很好但只適合淺層灌封,單組分導(dǎo)熱硅橡膠一般需要低溫保存,灌封以后需要加熱固化。
導(dǎo)熱灌封硅橡膠依據(jù)添加不同的導(dǎo)熱物可以得到不同的導(dǎo)熱系數(shù),普通的可以達(dá)到0.6~2.0W/mK,高導(dǎo)熱率的可以達(dá)到4.0W/mK以上。一般生產(chǎn)廠家都可以根據(jù)需要專門調(diào)配。
2、環(huán)氧導(dǎo)熱灌封膠
環(huán)氧灌封膠是指以環(huán)氧樹(shù)脂為主要成份,添加各類功能性助劑,配合合適的固化劑制作的一類環(huán)氧樹(shù)脂液體封裝或灌封材料。最常見(jiàn)的是雙組分的,也有單組分加溫固化的。雙組份灌封膠其主劑和固化劑分開(kāi)分裝及存放,用前須按特定的比例進(jìn)行AB混合配比,攪拌均勻后便可進(jìn)行灌封作業(yè),為其品質(zhì)更好可在灌封前對(duì)膠體進(jìn)行抽真空處理,脫泡。雙組份因其固化劑的不同也分為中高溫固化型和常溫固化型,也有特殊的其它固化方式。
環(huán)氧導(dǎo)熱灌封膠里面又細(xì)分若干品種,其中包括普通導(dǎo)熱的,高導(dǎo)熱的,耐高溫的等,不同的環(huán)氧導(dǎo)熱灌封膠對(duì)不同的腔體附著力的差異很大。導(dǎo)熱率也相差很大,一般廠家可以根據(jù)需要專門定制。
3、聚氨酯導(dǎo)熱灌封膠
聚氨酯灌封膠又稱PU灌封膠,主要成分是多本二異氰酸酯和聚醚多元醇在催化劑(三乙烯二胺)存在的情況下交聯(lián)固化,形成高聚物,聚氨酯膠具有較好的粘結(jié)性能,絕緣性能和好的耐候性能,硬度可以通過(guò)調(diào)整二異氰酸酯和聚醚多元醇的含量而改變,能夠應(yīng)運(yùn)到各種電子電器設(shè)備的封裝上。
聚氨酯、有機(jī)硅、環(huán)氧樹(shù)酯灌封膠哪個(gè)比較好?
1、環(huán)氧灌封膠:多為硬性,也有少部分軟性。最大優(yōu)點(diǎn),對(duì)硬質(zhì)材料粘接力好,灌封后無(wú)法打開(kāi),硬度高,絕緣性能佳,普通的耐溫在100,加溫固化的耐溫在150度左右。返修性不好。
2、有機(jī)硅硅灌封膠:固化后多為軟性,粘接力差,耐高低溫,可長(zhǎng)期在200度使用,加溫固化型耐溫更高,絕緣性能較環(huán)氧樹(shù)脂好,可耐壓10000V以上,價(jià)格適中,修復(fù)性好。因?yàn)槠鋼碛泻芎玫哪透叩蜏啬芰?,能承?60℃~200℃之間的冷熱變化不開(kāi)裂且保持彈性,使用導(dǎo)熱材料填充改性后還有較好的導(dǎo)熱能力,灌封后能有效的提高電子元器件的散熱能力和防潮性能,而且有機(jī)硅材質(zhì)的電子灌封膠固化后為軟性,方便電子設(shè)備的維修。有機(jī)硅灌封膠的顏色一般都可以根據(jù)需要任意調(diào)整?;蛲该骰蚍峭该骰蛴蓄伾S袡C(jī)硅灌封膠在防震性能、耐高低溫性能、防老化性能等方面表現(xiàn)非常好。
3、聚氨酯灌封膠:粘接性介于環(huán)氧與有機(jī)硅之間,耐高溫性一般,一般不超過(guò)100度,氣泡多,一定要真空澆注。優(yōu)點(diǎn)是耐低溫性能好。聚氨酯灌封膠具有優(yōu)異的電絕緣性、尤其適用于惡劣環(huán)境中(如潮濕、震動(dòng)和腐蝕性等場(chǎng)所)使用的電子線路板及元器件的密封, 如洗衣機(jī)控制板、脈沖點(diǎn)火器、電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制器等。聚氨酯灌封膠克服了常用的環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)脆以及有機(jī)硅樹(shù)脂強(qiáng)度低、粘合性差的弊端,具有優(yōu)異的耐水性,耐熱、抗寒,抗紫外線,耐酸堿,耐高低溫沖擊,防潮,環(huán)保,性價(jià)比高等特點(diǎn),是較理想的電子元器件灌封保護(hù)材料。綜合滿足V0阻燃等級(jí)(UL)、環(huán)保認(rèn)證(RoHS)等認(rèn)證。特別針對(duì)鋰離子電池漏液?jiǎn)栴},聚氨酯灌封膠表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐電解液腐蝕的特性。
這三種灌封膠主要參考指標(biāo)比較如下:
成本:有機(jī)硅樹(shù)脂>環(huán)氧樹(shù)脂>聚氨酯
工藝性:環(huán)氧樹(shù)脂>有機(jī)硅樹(shù)脂>聚氨酯
電氣性能:環(huán)氧樹(shù)脂樹(shù)脂>有機(jī)硅樹(shù)脂>聚氨酯
耐熱性:有機(jī)硅樹(shù)脂>環(huán)氧樹(shù)脂>聚氨酯
耐寒性:有機(jī)硅樹(shù)脂>聚氨酯>環(huán)氧樹(shù)脂
因此,大家可根據(jù)自己具體需求選擇合適的導(dǎo)熱灌封膠。
影響導(dǎo)熱灌封膠性能的因素
下面以環(huán)氧樹(shù)脂灌封膠為例,看看影響灌封膠性能的因素有哪些:
1、填料對(duì)灌封膠耐開(kāi)裂性能的影響
環(huán)氧樹(shù)脂在固化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的收縮,若使用單純的環(huán)氧樹(shù)脂用作電機(jī)灌封,當(dāng)灌封膠固化收縮產(chǎn)生的應(yīng)力大于灌封膠與機(jī)殼間的粘結(jié)力時(shí),會(huì)造成脫殼現(xiàn)象;而當(dāng)灌封膠固化收縮產(chǎn)生的應(yīng)力小于灌封膠與機(jī)殼間的粘結(jié)力且灌封膠強(qiáng)度較差時(shí),會(huì)造成灌封膠開(kāi)裂現(xiàn)象。所以,為了避免這些現(xiàn)象的出現(xiàn),需要降低灌封膠的固化收縮率,增加灌封膠的強(qiáng)度,而往灌封膠中加入一定量的填料可以有效降低灌封膠的固化收縮率。
但是填料的添加量不可過(guò)多也不可太少。填料用量太少灌封膠的固化收縮率高,加多了雖然可以繼續(xù)降低灌封膠的固化收縮率,但是隨著填料的增加,灌封膠的黏度也會(huì)大幅增長(zhǎng)。
2、填料對(duì)灌封膠導(dǎo)熱性能及力學(xué)性能的影響
一般導(dǎo)熱材料使用至多的導(dǎo)熱填料是Al2O3;而高導(dǎo)熱性能的多采用金屬氮化物,如:SiN、AlN較為常用。導(dǎo)熱材料的熱導(dǎo)率不僅與導(dǎo)熱填料本身有關(guān),而且與導(dǎo)熱填料的粒徑分布、形態(tài)、界面接觸、分子內(nèi)部的結(jié)合程度等密切相關(guān)。
一般而言,纖維狀或箔片狀的導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱效果更好。另外,使用不同粒徑復(fù)配的填料配制的灌封膠的導(dǎo)熱能力也會(huì)較好。這是因?yàn)閱我涣降奶盍项w粒不能很好地在灌封膠內(nèi)部形成連續(xù)的導(dǎo)熱通道,顆粒與顆粒之間存在間隙,而不同粒徑的填料顆粒之間,小粒徑的填料可以很好地彌補(bǔ)大顆粒填料之間產(chǎn)生的間隙,形成完整的導(dǎo)熱通道,達(dá)到更好的傳熱效果。
3、阻燃劑用量對(duì)灌封膠性能的影響
阻燃劑的加入可以提高灌封膠的阻燃性能,目前主要以氫氧化鋁及氫氧化鎂的使用為主。不過(guò)當(dāng)使用單一的氫氧化鋁或者氫氧化鎂作為阻燃劑時(shí),阻燃效果不如采用阻燃劑復(fù)配手段。而且采用復(fù)配過(guò)的阻燃劑,可以使灌封膠的黏度更低。
之所以復(fù)配使用時(shí)阻燃效果更好,可能是因?yàn)闅溲趸X的分解溫度約為250℃,吸收熱量為1965J/g,氫氧化鎂的分解溫度在300℃以上,它們都具有很好的阻燃性能,其阻燃機(jī)理主要是脫水、吸收熱量。當(dāng)溫度達(dá)到氫氧化鋁的分解溫度時(shí),首先氫氧化鋁會(huì)吸收大量的熱量起到阻燃的效果,當(dāng)溫度進(jìn)一步升高,氫氧化鎂脫除水分也會(huì)起到一定的阻燃效果,因此二者1:1復(fù)配使用可降低阻燃填料的用量,這也保證了汽車電機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)異常情況時(shí)膠體不助燃。
4、偶聯(lián)劑對(duì)灌封膠性能的影響
合適的黏度不僅可以增加灌封膠的流動(dòng)性,提高消泡能力,還能提高灌封膠中填料的抗沉降能力,從而保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性,偶聯(lián)劑的加入就能有效解決以上問(wèn)題。據(jù)研究,在樹(shù)脂與填料混合的過(guò)程中,在一定范圍內(nèi)樹(shù)脂的黏度會(huì)隨著硅烷偶聯(lián)劑加入量的增加而降低,直到趨于穩(wěn)定。
此外,對(duì)導(dǎo)熱填料進(jìn)行表面處理也可以提高填料的導(dǎo)熱性能,利用其與基膠的相容性,增加填充量,就可以實(shí)現(xiàn)灌封膠導(dǎo)熱性能大幅度提高。如:采用經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH-550、A-151、六甲基二硅氮烷、二甲基二甲氧基硅烷表面處理的剛玉粉填充RTV 導(dǎo)熱硅橡膠,材料的熱導(dǎo)率就可從1.16w/(m.K)提高2.10w/(m·K),導(dǎo)熱性能提高近一倍。