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选择树脂时是否只需考虑其化学组成

八月 21, 2020 | Alistair Little,Electrolube
选择树脂时是否只需考虑其化学组成

往期的专栏文章中,我总结了树脂系统的许多不同方面,从基本原理出发,深究灌封和封装的主要原因,研究不同树脂系统之间的差异,并探讨如何利用它们各自的特性,使其在广泛的环境条件下达到最佳性能。我希望这些信息已经证明是有用的。

涉及到树脂的选择和应用时,需要考虑许多因素。树脂有很多种形式,并且有一系列的特性,即使是一个化学专业的毕业生也会面临挑战。本月的专栏文章中将更深入地了解导热树脂、弹性树脂、高温固化温度、不同应用场合的树脂类型以及能够在更高温度下工作的树脂系统。首先,让我们通过以下5点来探究这些主题。

1.导热封装树脂的优点是什么?

随着电子产品的体积越来越小,功能越来越强大,PCB上每单位面积产生的热量也随之增加;然而,众所周知,电子产品在低温下的性能会更好。导热树脂的设计允许热量从敏感元器件中散去。未填充树脂的典型导热系数为0.20 W/m.K 至0.35 W/m.K。若要将树脂归类为导热树脂,其导热系数必须大于0.8 W/m.K。通常是通过使用选定的陶瓷填料来实现高导热系数,陶瓷填料即具有导热性,也又具有化学稳定性。

2.哪种树脂化学组成类型通常能够实现最宽的工作温度范围,为什么?

硅树脂在高温下具有优异的性能,其温度范围最广(-50℃至+250℃),但这些树脂通常是软树脂,其耐化学性不如其他树脂。一些聚氨酯的温度低于硅树脂(-60℃),但最高工作温度仅为+150℃,而环氧树脂的设计更适合更高温度的应用(-40℃至+200℃),且对多种载板具有极好的附着力和优异的耐化学性。

3.为什么有些树脂适合不同的应用?

都是化学键的作用!环氧树脂坚硬,但由于可能的高交联密度而易碎。但这种高交联密度也意味着这种树脂对化学物质有很强的抵抗力,并且对多种载板具有很好的附着力。聚氨酯通常由长弹性的多元醇组成,由反应性异氰酸酯连接在一起,形成了典型的硬段和软段聚合物,这意味着树脂有强度又有弹性。异氰酸酯的反应性也意味着树脂具有良好的附着力。因硅树脂化学结构中含有硅,所以是一种软且非常有弹性的树脂。这使得它们非常稳定,能够承受很宽的温度范围,尤其是高温。

4.使用高温来加速固化过程是个好主意吗?

提高固化温度可加快生产过程,缩短循环时间。但是,有几点需要考虑。最好等到材料达到凝胶时间后再将树脂置于高温下;如果这不可能或不可取,则建议使用温度梯度。

对于环氧树脂,由于环氧固化反应的放热性质,必须小心,特别是对于快速固化的未填充树脂系统。同时,在一个单元中一次浇铸的树脂量也是至关重要的。大量的树脂有可能产生大量的热量,从而可加速固化反应。

对于硅树脂,固化时必须小心,因为使用的催化剂很容易中毒。建议硅树脂在单独的烘箱中固化,与其他树脂类型分开固化。如果它们要与其他树脂在同一个烘箱中固化,那么在将硅树脂放入烘箱之前,烘箱应通风良好,不应存在其他类型的树脂。

5.为什么我的应用可能需要一种弹性的封装树脂,什么类型的应用通常适合这类封装树脂?

弹性树脂因其能很好地接受和吸收物理和热应力而得到广泛的应用。如果装置将经受连续或不频繁的热循环,那么需要设计一种弹性树脂来承受在这种条件下产生的应力。同样,在物理冲击的情况下,需要保护电子设备以防其振动,那么弹性树脂能够比更刚性的树脂更有效地吸收应力。

结论

每一个客户及其项目都是不同的;虽然我们可以根据多年的经验来建议客户哪种产品最适合他们的需求,但归根结底要根据所应用的装置、所采用的涂布方法/设备、固化时间,及生产过程中可能施加的温度限制来确定所要采用的树脂。客户能提供的有关树脂最终操作条件——温度范围、可能的化学暴露等的信息越多越好。

当然,当你开始新的有关元器件及树脂的生产计划时,技术数据表会有很大的帮助,但是如果你预见到树脂类型与生产程序匹配可能存在问题,而且很难通过研究文献来解决这些问题,请务必联系供应商的技术支持团队以获得进一步的建议。

下一次,我将深入探讨树脂专家最常被问到的一些问题,并针对这些问题讨论各种选择。

Alistair Little是Electrolube公司树脂部门的全球业务技术总监。如需阅读Electrolube公司往期专栏文章,可单击此处。可免费下载该公司出版的电子书——《印刷电路组装商指南——适用于恶劣环境的三防漆》,并观看微型系列网络研讨会 “未涂覆的涂层!

标签:
#材料  #树脂  #导热 


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