电子元器件用环氧粉末包封料

电子元器件用环氧粉末包封料
2020.5
1.0绪论
环氧粉末涂料的配制是由环氧树脂(Epoxy Resin）、固化剂(curing agent）、颜料(pigment）、填料(filler）和其它助剂(assistant）所组成。

环氧粉末涂料的制备是采用国际通用生产热固性粉末涂料的唯一方法，即熔融混合挤出法-混合、熔融混合挤出、细粉碎研磨。

环氧粉末涂料的环氧树脂所需条件：环氧当量应为700-100之间的固体树脂，分子量分布量窄；在其固化温度下，熔融黏度低，易流平，涂膜平而薄；对颜料和填料分散性好。

环氧粉末涂料固化剂主要有双氰胺、双氰胺衍生物、酸酐、咪唑、环醚、酚醛树脂聚酯树脂、三氟化硼胺络合物。

工业上，一般采用双氰胺、咪唑类和环醚。

2.0标准GB_T 28859-2012 电子元器件用环氧粉末包封料
粉末性能
序号名称单位
指标
HR-100HR-150
1 外观- 粉末均匀干燥无结块无杂质
2 粒度目
80目，通过率100% 325目，通过率＜50%
3 软化点℃50-65 60-75
4 胶化时间s 60-180 90-300
5 表观密度g/cm30.6-0.8 0.7-0.9
6 流动性倾斜
法水
平法
mm%
20-35（110℃）
12-25（110℃）
22-35（150℃）
20-45（150℃）
7 挥发物含量% ≤0.35
固化物性能
序号名称单位
指标
HR-100HR-150
1 耐温冲击周期
-55-85℃
无损5周期
-55-125℃
无损5周期
2 耐溶剂- 不溶胀，不开裂
3 1MHZ介电常数- 3-7
4 1MHZ损耗因数s ≤0.05
5 绝缘
电阻
常态
D-2h/100℃
MΩ
≥106
≥105
6 电器强度Kv/mm ≥25
7 玻璃化温度℃≥95
8 吸水率D-24h/23℃% ≤0.25
9 阻燃性
10 线膨胀系数1/℃≤7*10-5
11 邵氏硬度HD 93±5
DIAN D-2h/100℃蒸馏水同级别2h D-2h/100℃蒸馏水同级别24h
3.0加工工艺与配方
3.0.1加工工艺
环氧粉末包封料是使用环氧树脂，再加人固化剂、无机填料、着色剂及其它助剂，经过混合、混炼(挤出)、粉碎、分级等过程制成的热熔型热固性粉末材料。

为稳定和提高产品质量，使产品成为十分均匀的混合物，必须使产品的任何一部分都具有相同的成分，使每一种填料、颜料、固化剂、助剂等不但要完全被基料所润湿，而且都包覆着相同的成分。

环氧粉末包封料工艺流程
具体先按配方比例称量好各种原材料，采用高速滗合机，对原材料进行充分预混合，再通过加热的挤出系统使填料被熔融的基料完全润湿。

如果说预混合是各种材料颗粒间宏观上混合的话，那么挤出过程可以近似理解为微观上分子间的混合，这使各种材料间得到最充分地混合，最后通过粉碎分级即得成品。

3.0.2树脂
双酚A环氧树脂分子主链上含有刚型的苯基、强极性的脂肪族羟基(-OH)及不易水解的醚键一0一)，所以固化成膜后具有良好的耐热性、物理机械性、电绝缘性、粘接性、防介质渗透性和耐化学药品破坏等性能，特别是在电绝缘性能
方面，不饱和聚脂树脂及酚醛树脂等热固性树脂是不可比的。

所以用环氧树脂生产的粉末包封料具有优异的性能，而且其不含溶剂、无污染，因而在压敏电阻器、中高压陶瓷电容器、独石电容器等电子元件的包封中得到了广泛应用。

3.0.4固化剂
环氧树脂的固化要借助固化剂，固化剂的种类很多，主要有多元胺和多元酸，他们的分子中都含有活泼氢原子，其中用得最多的是液态多元胺类，如二亚乙基三胺和三乙胺等。

环氧树脂在室温下固化时，还常常需要加些促进剂(如多元硫醇)，以达到快速固化的效果。

固化剂的选择与环氧树脂的固化温度有关，在通
常温度下固化一般用多元胺和多元硫胺等，而在较高温度下固化一般选用酸酐和咪唑为固化剂。

不同的固化剂，其交联反应也不同。

3.0.
4.1咪唑类固化剂
2-乙基-4-甲基咪唑
本品为中温固化剂，与E-51环氧树脂和E-44酚醛环氧树脂有良好的混溶性，在室温下无
挥发物，气味小，毒性低，并有较长的适用期。

适用于制备环氧胶、环氧有机硅树脂涂料等。

用作环氧树脂的固化剂，参考用量2～7份。

100g 树脂配合物适用期60～100min 。

固化条件60℃/2h 、70℃/4h 或70℃/1h+150℃/4h 。

固化物热变形温度150～170℃。

优于间苯二胺固化剂，随其用量增加和固化温度提高，热变形温度亦提高。

3.0.
4.2酸酐类固化剂
酸酐固化剂使用的配方体系粘度低，使用期长，如需高温固化，其固化物有良好热稳定性和电气性能。

有机酸酐种类按结构可分为：芳香族酸酐、脂肪酸酐和卤化酸酐等类型。

酸酐类固化机理：
酸酐固化环氧树脂的反应，需要树脂/酸酐体系中少量的醇和水、游离酸等促进剂，经加热才能缓慢的固化。

因此，酸酐并不直接与环氧基作用发生化学反应，必须打开酸酐的环。

活泼氢对酸酐开环的影响：
双酚A环氧中含有羟基，可以打开酸酐。

一羟基产生一个羧基，多元醇可以把两个酸酐分子连接起来，起到交联作用。

加入含羟基化合物如乙二醇、甘油、含羟基的低分子聚醚等，可以加速开环反应，水可以使酸酐产生两个羧基，因此湿度对酸酐固化有影响。

酯化反应：
这是酸酐固化环氧树脂的主要反应，羧基与环氧基加成，生成酯基。

酯化反应生成的羧基，进一步使酸酐开环，与环氧基反应，最后生成立体结构；在高温下，一些羧基可以催化环氧基开环，生成以醚键为主的结构。

三级胺（叔胺）对酸酐开环的影响：
三级胺与酸酐形成一个离子对，环氧基插入此离子对，羧基负离子打开环氧基，生成酯键，并产生一个新的阴离子。

例如2—乙基—4甲基咪唑和2、4、6—（N，N一二甲基氨甲基）—苯酚即K—54#（国外称DMP—30#）。

酸酐固化剂的品种
顺丁烯二酸酐（MA）及改性物：
A．顺丁烯二酸酐：白色晶体，熔点52.8℃。

其酸性强，固化速度快，用量为20—40%，固化物较脆和有毒。

B．70#酸酐：由丁二烯与顺丁烯二酸酐合成，毒性和挥发性小，用量为70—80%，固化条件是150℃，4H。

天津津东化工厂生产的液体酸酐。

浅黄色液体，粘度低。

C．647#酸酐：由双环戊二烯与顺丁烯二酸酐合成。

浅黄色液体，用量为80—90%。

固化条件150—160℃，8H。

天津津东化工厂生产。

D．308桐油酸酐：由桐油改性的顺丁烯二酸酐。

用量为100—200%，固化物柔软，延伸性好，耐热差。

固化条件：100—120℃，6—10H。

E．甲基内次甲基四氢邻苯二甲酸酐（MNA）：浅黄色液体，熔点为12℃以下，用量为80%，其固化物HDT为160℃，粘度为138厘泊，沸点>250℃。

芳香多元酸酐：
芳香多元酸酐固化物具有耐酸碱耐热稳定性好的特点。

A．均苯四甲酸二酐（PMTA）：白色结晶，熔点为286℃，常温下不溶于树脂，与环氧树脂反应性极强。

用量为45—55%，固化物的热变形温度>200℃，作为耐高温胶粘剂。

例如：
618#环氧树脂100
均苯四甲酸二酐59
四氢糠醇20
将树脂预热75－89℃，倒入均苯四甲酸二酐，再混入四氢糠醇溶液，此混合液80℃有20 min适用期。

B．均苯四甲酸二酐与顺丁烯二酸酐混合：
混合酸酐中均苯四甲酸二酐的量增加，固化物耐热性提高，混合料的使用期缩短。

C．均苯四甲酸二酐与二元醇制成酸酐：
（二苯醚四酸二酐）白色结晶，熔点为221—223℃，用量为60—75%，作为耐高温胶粘剂。

邻苯二甲酸酐（PA）：白色晶体，熔点128℃，用量为50—60%；固化条件：120℃，24H；160℃，4H。

热变形温度为150℃；预先将环氧树脂加热至120℃，加入PA 搅拌溶解。

六氢邻苯二甲酸酐（HHPA）：
白色蜡状固体，熔点36℃；用量为85%，以2—乙基-4-甲基咪唑作促进剂，混合物先在90℃，2H；130℃，4H固化；热变形温度为143℃，其耐水性耐酸性良好。

四氢苯二甲酸酐（THPA）与甲基四氢苯二甲酸酐（MeTHPA或HK—021#）由丁二烯（异戊二烯）与顺丁烯二酸酐按双键加成反应而合成的。

两种酸酐的用量约为60—90%，其异构体在室温下为液体。

偏苯三甲酸酐（TMA）：白色粉末，熔点为168℃，用量30—40%，固化条件：150℃/小时
四溴苯二甲酸酐：黄色粉末，熔点为274—280℃，溴含量为69%，用量为140—150%；阻燃固化剂。

聚壬乙酸酐（PAPA）：是高分子量的脂肪酸酐，Mn=2—5千。

熔点60℃，无锡蚕蛹化工厂生产。

用量为70%，用三级胺促进，150℃固化4小时，延伸率100%，具有良好热稳定性（柔性良好）。

3.0.3填料
填料依靠本身物理学性能改善材料性能，如硬度、阻燃、导热、导电或绝缘、耐磨、增加黏稠度等等。

3.0.4助剂
偶联剂主要是改善胶接头的强度和耐湿热老化性能，用量为1—5%，硅烷偶联剂分子含有一部份基团x与无机物表面较好地亲和；另一部份基团（R）能与有机树脂结合，可用于处理织物，作涂层或被粘物表面处理剂，有效地提高胶接强度。

举个例子。