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电缆组件综合防护灌封技术

时间:2024-04-11 10:38:02 点击:245次

什么是灌封技术?


灌封技术是根据产品应用环境、结构设计、加工制造等防护的需求,采用不同的液态灌封材料在其固体介质未固化前排除空气填充到产品周围,与外界隔离从而达到产品防护需求的一种工艺加工方法。

目前工艺灌封手段采用机械或手工方式灌人装有电子元件、线路的器件内,在常温或加热条件下固化成为性能优异的热固性高分子绝缘材料。(由于灌封对产品防护的重要性及技术操作的复杂性,在军工企业一般将其列入特种工艺范畴)

灌封技术针对灌封防护产品内容主要包括:灌封材料、工艺技术、灌封工具设备三类。


电子、电气产品灌封的作用



灌封的综合防护技术作用是:

1、 加工制造及各种使用环境中防多余物;

2、 提高内部元件、线路间绝缘及电压击穿强度,有利于器件小型化、轻量化;

3、 避免元件、导电线路直接暴露,改善器件的防水、防潮、防腐、防霉及耐温性能等。

4、 强化电子器件的机械整体性,提高接点连接强度、对元器件进行粘接加固、提高对外来冲击、振动的抵抗力(阻尼减振);

5、 对内部器件结构安装及外部操作应力的解除,保护器件接点的断线损伤等;

6、 设备腔体内外耐压力密封(气密、水密);

7、 保密、外观等。


例如,户外工作,船舶舱室内外的电路板,电缆附件(连接器、接线器等)为了防止湿气、凝露、盐雾对产品的电气性能(绝缘、腐蚀)影响,需要对产品进行灌封;为提高海上工作的电子设备的三防性能,对电子电气产品中的变压器、滤波器、阻流圈,连接器、线间接点、功能模块等要求采用聚氨酯灌封、包封;为提高车载、机载、航天电子设备抗冲击、振动能力,对某些元件、功能模块需要进行固体封装或局部加固封装;工厂制造过程中某些装备系统安装过程中防止加工或操作应力损伤,需灌封防护。



灌封材料应用选择及特点



灌封材料是灌封技术的基础,熟悉灌封材料的性状,选择合理的灌封材料,是灌封工艺成败的关键。

一般应根据电子产品不同性能以及使用环境的要求,选择不同性能的灌封材料,尽可能发挥各种材料的优点,以满足产品设计的要求。电子灌封胶种类非常多,从材质类型来分,目前使用最多最常见的主要为三种:即有机硅树脂灌封胶、环氧树脂灌封胶、聚氨酯灌封胶;而这三种材质灌封胶又可细分几百种不同的产品。


一、有机硅树脂灌封胶(也称作有机硅凝胶、硅橡胶)

常见的单组份硅橡胶产品有GD一414、GD一4O6、双组份硅橡胶产品GN512等。

双组份灌封胶工艺流程:配比、搅拌、真空排泡、浇注、常湿、加热或UV固化等。对灌封环境有较宽泛的温湿度要求。

特点:硫化前是液体,可实现人工或自动灌注,使用方便;可室温固化,在一6o℃~200℃长期保持弹性;固化后多为白色或透明软性固体。

优势:具有优良的电性能和化学稳定性能,耐臭氧、耐气候,绝缘性能较环氧树脂好;无应力收缩,无任何腐蚀;修复性好,便于检测与返修、价格适中。

应用产品防护范围:用其灌封电子产品后,可以起到耐温、防振、防多余物的作用。

缺点及不适用防护范围:与金属非金属器件材料粘接力差,不适用产品密封防水、防潮、防腐的防护及耐压力密封;对提高接点连接强度、元器件粘接加固、防止断线损伤、应力解除方面的防护作用更是有限;部分材料不允许与含有氮、硫、磷的化合物及金属有机酸接触,否则胶料不能硫化。长期暴露在空气中的硅橡胶固化物不能进行修补灌封。


二、环氧灌封胶

环氧树脂主要有双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂和脂环族环氧树脂三大类,从固化条件上分有常温固化和加热固化两类。

在环氧灌封材料中,常选用低分子量的双酚A环氧树脂,如:E一44、E一51、E一39D等作为灌封材料。

常温固化环氧灌封胶一般为双组分,灌封后不需加热即可固化。具有粘接性高,耐热性好、化学惰性、灌注工艺好(设备要求不高)、使用方便等优点;缺点是复合物作业黏度大,浸渗性差,适用期短,难以实现自动化生。一般多用于低压电子器件灌封或不宜加热固化的场合使用。 

 加热固化双组分环氧灌封胶,是环氧类中用量最大、用途最广的品种。其特点是复合物作业黏度小,工艺性好,适用期长,浸渗性好,固化物综合性能优异。一般应用在一些高压部件上,如:高压变压器,集电汇流环等。

环氧灌封胶优势:

1、灌封和固化过程中,填充剂等粉体组分沉降小,不分层,适用期长,适合大批量自动生产线作业。

2、固化物电气性能和力学性能优异(粘接强度高),吸水性和线膨胀系数小,耐热性好,对多种材料有良好的粘接性,适宜定型(不需返修)产品的密封防护;

3、具有较优的难燃、耐候、导热、耐高低温交变等性能。

环氧灌封胶缺点及不适用防护产品范围:

1、低温性能差。在低温条件固化物脆性大,韧性不足,振动环境易开裂,不能作为减振防护材料使用;

2、固化时有一定的内应力,会对精密电子器件造成内应力损伤,在电子、航天部门遭到禁用;

3、灌封防护产品无法实现返修,不能满足军工企业研制阶段设计更改需求,售后服务成本高;

4、材料贮存条件要求严格,成本较高。


三、 聚氨酯灌封材料


聚氨酯灌封材料优点:

聚氨酯灌封材料兼有弹性、透明、低硬度、良好的电性能及物理机械性能(硬度、粘接强度),对各种金属非金属材料有良好的粘接力(它在低温下的粘接强度甚至高于室温下的粘接强度),电气产品密封效果好。一般应用在内部结构复杂的电子元件和电器设备的封装,如洗衣机电脑板、洗碗机线路板、电缆接头和终端等。

聚氨酯灌封材料目前常见的如GF-1、ZK65、WY4065等

聚氨酯灌封材料缺点:

1、 目前传统聚氨脂材料固化剂因采用MOCA(固体状),造成加工工艺复杂,无法实现自动灌封。MACO的致癌说虽未形成定论,但欧洲各国对其使用均作出了多种限制,对人体健康有害,选用时应采用双组分液态的环保聚氨酯材料;

2、 灌封工艺较复杂,配比、搅拌、抽真空、浇注、烘干的全部工艺流程均有严格的温湿度限制,国内完全掌握其操作工艺流程的厂家较少。

3、 一般的聚氨酯灌封材料固化后硬度单一,难以同时满足弹性阻尼减振与压力密封的要求;

4、 聚氨酯灌封材料混合浇注后硫化周期长,室温5-21天,高温(烘干)情况下硫化时间在60小时以上。不适宜大规模流水线自动化生产。

5、 不具备返修性,成本高。


四、电子电气灌封防护行业问题的解决 —— TGF-J改性聚氨酯密封剂



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