提高封装的电子产品电气性能的环氧树脂灌封新工艺

环氧树脂之所以能有如此广泛用途，得 益于它稳定的高强度、耐腐蚀等化学特性和 物理特性。
一、现状与问题 环氧树脂在电子设备元件封装中主要 起到密封保护、绝缘提升、防潮抗震、粘接 固定、芯片保密等作用。其中最常见的工艺 是环氧树脂与固化剂按一定的质量比进行配 比混合的加热固化方式，期间经过溶胶、凝 胶、固化三阶段，在材料内部由长链分子逐 步生成密集的网状组织，各长链分子强有力 键合。但其最终固化物的性能因受固化条 件，如灌封设备、环境、温度、湿度、被灌 件等诸多因素交织影响，即使配比准确，组 成成份不变，灌封完成品仍存在质量波动幅 度较大且不稳定的状况。 环氧树脂在灌封过程中绕不开两个节点 即灌注和加热，需要的设备通常有自动灌注 机和烘道，但因先期投资较大，后期使用和 维护成本又较高，除中大型、连续生产企业 外，更多企业还是采用普通的真空箱、干燥 箱、搅拌机等简单设备手工灌注。 如何抑制环氧树脂中气泡的产生和对已 有气泡的排除却是手工灌注的主要问题，它 已成为许多厂家头痛和辣手的问题。因为一 旦气泡被固化在产品的环氧树脂料中，气泡 产生的空腔的介电常数远小于环氧树脂的介 电常数，会降低产品的绝缘性能，浸水防潮 性能，尤其对高压线包是致命的，因气隙使 浸润不充分，引起内部匝间局部高压放电， 水又是引起腐蚀并导致产品失效的污染物的 载体，因而大大缩短其使用寿命。 二、灌封新工艺 1.气泡的来源 那么气泡从何而来？气泡通常有以下几 个来源： ①环氧树脂，固化剂在制备时溶解于其 中的气体； ②环氧树脂，固化剂存放时密封不严溶 解于其中的潮气； ③环氧树脂，固化剂配比混合化学反应 产生的气体； ④被灌封件电子设备元件如高压线包匝 间空气、潮气； ⑤被灌封件外壳包裹材料细小的气隙；
图1
通用工艺的另一缺憾是A、B料先混合后 脱泡时混合料膨胀体积非常大，抬起的气泡 料面往往是混合料本身料面的十多倍，真空 脱泡时需要时不时对真空箱进气压泡，无形 中延长了脱泡时间；同时，这样每次都不能 配料太多，也制约了生产效率的提高。如图 4所示。
3.新工艺的提出 既然通用工艺存在两大缺憾，那有没有 更好的工艺可以解决缺憾，解决环氧树脂灌 封中的气泡问题，通过摸索找到第三条路， 新工艺流程：待封件预烘驱潮趁热灌，环氧 料混合脱泡同时做，灌封真空再灌封的二次 灌封，两段温区的溶胶到凝胶的固化的灌 封新工艺，较好地解决了气泡产生的六大原 因，在温度逐步提高固化过程中使气泡容易 逸出料面，料对产品的渗透更加深入。其中 关键点环氧料混合脱泡同时做即对环氧A、B 料边混合边脱泡，使混合料在真空箱内一边 混合反应一边抽走气泡，它有三大益处：混 合充分均匀，脱泡快速干净，混合料黏性流 动性兼顾，很好地平衡了脱泡时间和混合料 的流动性这一对矛盾。 新工艺的执行，需要设备来保障，这就
电子产品封装中常用到一类材料—— 塑料，它一般可分为热塑性塑料和热固性塑 料。环氧树脂是种合成树脂又称环氧低聚 物，在成型过程中即有物理变化又有化学变 化，材料冷却后再次加热时不会软化，为不 可逆过程，是热固性塑料中应用较大的一 种。
它种类繁多，可广泛用于汽车涂装，桥 梁防腐，飞机机件粘接，电子设备元件封装 甚至网球手柄，牙齿修复等等工业和民用品 中。
⑥生产环境湿度大，水汽在生产中吸附 在材料表面。
因此如何在简单设备下解决气泡问题， 生产出符合要求的产品，工艺设计的前瞻 性、周密性尤为重要，它可以避免批量不良 品发生的几率。
2.通用工艺的缺憾 在实际的环氧树脂的手工灌封中尤其在 电子设备元件等灌封中常常使用单组分的环 氧树脂料和固化剂，即我们平时统称的A、 B料，通过按一定质量配比混合灌封，其工 艺过程不外乎两种：A、B料先混合——后脱 泡——再灌封；A、B料先分别脱泡——后混 合——再灌封，此两种工艺都存在脱泡不完 全，不充分，混合料中包裹残留的气体较 多，为了更多地真空脱去气泡只好人为延长 脱泡时间，可这样明显致使混合料黏度增 大，直接地影响料的流动性，进而影响后期 的灌注，影响环氧树脂混合料对产品的浸 渗，影响待灌件中气体的逸出，最终影响产 品的电气性能。因为脱泡时间和混合料的流 动性是一对矛盾体，如图1所示，在生产中 要合理平衡好两者。
需要对现有设备改进。 三、设备的改进 ZK025型电热真空干燥箱、101型电热恒
温鼓风干燥箱、2X-8型旋片式真空泵、VFM 5L搅拌机为四种较常见的用来灌封的设备， 我们的改进主要针对电热真空干燥箱和电热 恒温鼓风干燥箱。
电热真空干燥箱主要使用它的真空脱泡 功能。为了达到边混合边脱泡的目的必须另 放一路控制电路到箱体腔内，以便VFM 5L搅 拌机能在腔内获电可控变速工作。若在箱体 上另开一孔放控制线，会影响真空箱的气密 性和延长达到所要求的真空度的时间，所以 我们利用现成的抽真空口放控制线。如图2 所示。
图2
图3
图4
图5
电热恒温鼓风干燥箱虽然自带鼓风机，
但放入灌封件固化时因为灌封件对风道的阻
挡使箱体内温度不均，有明显的梯度，实测
个别点位温差15℃左右，有必要在设备上通
过另加一路风道强制对流来均衡箱内温度，
保证固化平衡有序的进行。如图3所示。
四、结论
通过新工艺的实际运用很好地处理了困
扰环氧树脂灌封中的气泡难题，提高了用环
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提高封装的电子产品电气性能的环氧树脂灌封新工艺
杭州金宇电子有限公司 戴荣伟
【摘要】为了提高电子产品的稳定性，在电子元器件的生产中离不开元器件的封装，环氧树脂作为一种具有稳定的优良的化学特性和物理特性的填充剂，被广泛 地应用于各行各业，在电子元器件封装也占有非常重要一席，但因其灌封完成品好与坏却受灌封设备、环境、温度、湿度、被灌件等诸多因素交织影响。本文从 生产实际出发，摸索总结出新的灌封工艺，明显地提升了产品的外观和性能。同时，提高了设备利用率和生产效率。 【关键词】电子产品；环氧树脂；封装；新工艺
弱电系统同属于电力系统，其在工作 中会涉及各种类型的系统，因此必须实施防 雷对策，事实证明，雷击不仅会引发弱电系 统故障，严重时会导致弱电设备受到干扰， 造成系统瘫痪、短路，严重威胁我国财产安 全，目前弱电工程中基本配设防雷策略，但 是部分弱电机房的防雷对策存在较大缺陷， 为弱电机房的运行埋下安全隐患。
2.分级防雷对策 分级防雷重点是预防雷击产生的磁力， 雷击过程中会逐渐形成电磁波，由于电磁波的 作用，弱电机房中的部分设备会产生电流，而 且弱电机房中大部分为导体，直接造成雷击感 应损坏，因此，利用分级防雷，对电磁波形 成屏蔽作用[3]。例如：利用弱电机房内部的建 筑，形成网笼，或者直接采用成型的网络， 网笼中需包含预防静电、感应的作用，然后 将网笼连接弱电机房内部的接地装置，并将 机房内的传输线演变为网笼的外部结构，最 终将合成具备内外屏蔽功能的网笼，与地网 连接，其可实现分级屏蔽雷电感应，据实际研 究，网笼虽然具备较高的屏蔽效果，但是实 际雷电感应存在不规则的动态变化，导致其 不能实现完全屏蔽，因此重点研究网笼的分 级效果，在小规模分级屏蔽的基础上，研究 多级保护，形成SPD保护器，其主要对弱电机 房遭遇雷击感应时，产生三种类型的保护，第 一是浪涌吸收，主要是安装在大件设备的插座 内，如：控制设备，利用浪涌吸收，保护弱电 机房的电源，抑制雷击产生的感应电压；第二 是泄放保护，主要是排泄掉雷击电波，以削弱 能量为原理，其可在弱电机房外部设置专门 引线，安装于总UPS内部，但是泄放保护设备 必须可以承受强度较大的雷电流，防止强度 较高的电流对弱电机房造成损坏；第三位过 压防护，主要以弱电集中区为作用对象，在电 源内接入过压防护设备，如：避雷器，保护电 源，弱电电源相对比较安全，不受雷击影响， 为弱电集中区域内的设备提供安全环境。 3.接地防雷对策 接地防雷属于比较基本的对策，因为 其可对不同形式的雷击放电产生有效防护， 利用自身特性，将雷击演化的各种形式，直 接排泄到大地，因地，接地防雷中最核心的 环节是实现防雷系统高效率的接地。接地防 雷中，保障散流快速，必须尽最大可能降低
电磁会在机房上部的导体处形成较强的放 电，通过空气连接到导体，由此通过连接进 入到弱电机房内[2]。因此，为避免空气传电形 成侧击，弱电机房内的设备必须实行等压处 理，即利用电气连接设备，特别是金属类，尽 量拉近机房设备的电位，避免较大电位差引起 雷击传导，防止雷击产生的放电威胁机房设 备，除此以外，还需对弱电机房结构实行合理 处理，利用防雷引线，最大限度的排除结构体 附近的雷电，例如：机房结构内部的金属支撑 物在建设时，需呈现连接性，即内部钢筋、框 架等，必须采取相关措施联系起来，一方面可 有效排泄雷击电流，另一方面为弱电机房提供 相适应的预防措施。
氧树脂封装的电子产品的电气性能，使产品
在外观和性能的合格率上了一个层次。更因
混合料在边混合边脱泡时气泡很快被搅破抽
走，平面只微微抬起，每次配料量可达搅拌
桶容积的五分之四，减少了配料次数，百度文库幅
提高了生产效率，如图5所示。
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科研发展
弱电机房的防雷策略研究
河北省唐山市财政信息中心 张婧婧
【摘要】随着经济实力的提升，我国涌现出大量的弱电工程，例如：通信、电视等，为保障弱电工程顺利运行，必须提高对弱电系统的安全保护，我国需着重提 高弱电机房的安全，特别是弱电机房的防雷措施。雷击对弱电机房的破坏力度较强，因此，本文通过分析弱电机房的运行特性，简单探讨弱电机房的防雷措施。 【关键词】弱电机房；雷击；防雷
一、弱电机房的雷击影响 弱电机房在受到雷击影响时，主要分为 直接、间接破坏，其中雷击的直接破坏强度 较大，不仅可以引起弱电设备损坏，还可以 引发一系列电力效应，例如：热效应；间接 破坏的力度虽然不强，但是波及范围广，容 易引起系统大面积损坏，因此，分析弱电机 房遭遇雷击后的集中表现： 首先是弱电系统在遭遇雷击时，雷电可 顺延防雷设备的方向，直接形成冲击波，影 响弱电设备运行，造成一定程度的破坏。 第二，雷电在与避雷设备接触时，形成 电磁感应，一部分电磁感应可以被避雷设备 消除，但是避雷设备在出现缺陷时，电磁直 接传递到弱电机房内，在机房内形成感应， 干扰设备正常运行[1]。 第三是雷击的脉冲与静电影响，其对弱 电机房不仅具备直接的破坏性，而且还可形 成较大范围的辐射，妨碍弱电系统，例如： 雷击脉冲在干扰弱电系统时，对系统稳定形 成冲击，导致弱电系统运行、工作上存在负 担，同时影响弱电系统内的数字显示，致使 显示不正常。 二、弱电机房的防雷对策 基于防雷技术的提出，对弱电机房实行 有效的防雷对策，既要保障弱电机房安全防 雷环境，又要保护弱电机房设备的运行，促 进我国弱电工程的发展，保障弱电工程的使 用可以体现在更多行业，因此，重点研究弱 电机房的防雷措施。 1.电位等接防雷对策 此防雷对策中最主要的因素为“等电 位”、“均压”，综合运用两项元素之间的 连接关系，形成以单位为中心的电压环路， 连接弱电机房的设备和装备，尤其是最外层 的防雷层，促使其形成等电位的关系网，主 要是防止弱电机房遭遇侧击雷，有效降低雷 电的冲击力，目前弱电机房使用的避雷器， 基本是按照此防雷对策的实际原理设计的， 以雷击电流产生的感应磁力公式为例，如： U=I×R+L0×dI/dt R=接地电阻，L为单位长度代表，L0= 单位电感，dI/dt=电流变动值。根据公式可 得：弱电机房遭遇雷击时，雷击产生的感应
电阻，同时还必须满足弱电机房对电阻的需 要，可以国家规定的电阻执行接地，一般弱 电机房内常用的接地对策有三类，连接式、 分隔式、综合式，其中较为常用的为连接 式，即接地系统、弱电机房、大地，采取科 学的方式将三者连接，由于弱电机房中包含 设备、系统较多，因此增加接地难度，首先 需要避免弱电机房内不同设备存在的不同电 压值，对系统连接产生的影响不确定；其次 测量整体接地系统内既能满足弱电机房需 求，又能满足系统需要的最小电阻值；最后 利用不同线路，促使系统和弱电机房，连接 到大地，其中线路不一定局限于同种材质或 同类规格，最主要是加快雷击流入大地的速 度，避免弱电机房受不同雷电感应的危害。