新型電子電器絕緣性封裝的環氧樹脂材料

　　環氧樹脂良好的電氣性能，可以作為元件的封裝材料。隨著電子工業的成長，環氧體系與之齊步前進以滿足更高的生產效率、更大可靠性以及更低成本等等要求。因此它能制成涂料、復合材料、澆鑄料、膠粘劑、模壓材料和注射成型材料，從而使它在國民經濟的各個領域中，尤其電子電器領域得到廣泛的應用，并且其增長勢頭很猛。尤其在日本發展極快。

1、新型電子電器封裝絕緣性的環氧樹脂材料   

　　灌封就是將液態環氧樹脂復合物用機械或手工方式灌入裝有電子元件、線路的器件內，在常溫或加熱條件下固化成為性能優異的熱因性高分子絕緣材料。其作用是：強化電子器件的整體性，提高對外來沖擊、震動的抵抗力；提高內部元件、線路間絕緣，有利于器件小型化、輕量化；避免元件、線路直接暴露，改善器件的防水、防潮性能。

　　日本開發出具備最大7.3W/mK導熱性及絕緣性的環氧樹脂。據介紹，住友大阪水泥和利昌工業共同開發出了在確保電氣絕緣性的同時使導熱性提高至最大 7.3W/mK的，液狀環氧樹脂與通用環氧樹脂相比該產品具備約40倍的導熱率。可用于馬達、LED 照明、電源部件及半導體封裝等的散熱用途。據介紹，此次開發的樹脂在具備絕緣性的環氧樹脂中，復合了導熱率高的多種金屬氧化物填料。金屬氧化物以氧化鋁 (Al2O3)為主料。另外為了使氧化鋁粒子間連接，還利用其他高導熱率金屬氧化物作為交聯劑的樹脂以3W/mK的導熱率為分界，改變了含有氧化鋁的金屬氧化物的純度及組成。另外，在環氧樹脂方面還開發了與金屬氧化物填料復合時，粘度不會降低的材料以及復合工藝。

　　隨著電機向著高壓、大容量的方向發展，首要是安全穩定，性能要高，絕緣裕度要大。國內外絕緣材料的差距在逐步縮小，要堅持不懈努力，發展民族工業。通過空冷、抽水蓄能、燃機、大型水火電和核電項目的技術引進，國內電機制造企業存在多種絕緣體系并存的局面。

圖 環氧樹脂灌裝電子器件內

2、環氧樹脂在電子電器領域中的應用范圍與分類

　　世界主要消費環氧樹脂的國家及地區用于電子電器領域的環氧樹脂占各國或地區環氧樹脂總消費量的比例來看：日本為40%，西歐為24%，美國為19%，而我國只占13%。隨著我國四大支柱產業之一電子工業的飛速發展，預計環氧樹脂此領域中的應用必將會大幅度的增長。

　　環氧灌封料應用范圍廣，技術要求千差萬別，品種繁多。從固化條件上分，有常溫固化和加熱固化兩類。從劑型上分，有雙組分、單組分兩類和多組分劑型。常溫固化環氧灌封料一般為雙組分，灌封后不需加熱即可固化，對設備要求不高，使用方便。缺點是復合物作業黏度大，浸滲性差，適用期短，難以實現自動化生產，且固化物耐熱性和電性能不很高，一般多用于低壓電子器件灌封或不宜加熱固化的場合使用。

　　環氧樹脂在電子電器領域中的應用主要有：電力互感器、變壓器、絕緣子等電器的澆注材料、電子器件的灌封材料、集成電路和半導體元件的塑封材料、線路板和覆銅板材料、電子電器的絕緣涂料、絕緣膠粘劑、高壓絕緣子芯棒、高電壓大電流開關中的絕緣零部件等絕緣結構材料等。

3、環氧樹脂絕緣件在電力設備中的應用

　　環氧樹脂絕緣件使用范圍一般可在-60～100℃使用，采用新型樹脂、特殊固化劑和填料可配制出耐超低溫膠(-196℃)、耐高溫膠(350℃)、導電、導磁、導熱、點焊、應變、光敏、阻燃、水下膠等特種膠黏劑。毒性較低，無生理副作用，對人體無害，可配制出氣味小、無毒性的環保型膠黏劑。韌性不佳，脆性較大，通常要進行增韌改性。由于環氧樹脂的絕緣性能高、結構強度大和密封性能好等許多獨特的優點，已在高低壓電器、電機和電子元器件的絕緣及封裝上得到廣泛應用，發展很快。主要用于：電器、電機絕緣封裝件的澆注。如電磁鐵、接觸器線圈、互感器、干式變壓器等高低壓電器的整體全密封絕緣封裝件的制造。

　　在電器工業中得到了快速發展。從常壓澆注、真空澆注已發展到自動壓力凝膠成型。廣泛用于裝有電子元件和線路的器件的灌封絕緣。已成為電子工業不可缺少的重要絕緣材料。電子級環氧模塑料用于半導體元器件的塑封。來發展極快。由于它的性能優越，大有取代傳統的金屬、陶瓷和玻璃封裝的趨勢。環氧層壓塑料在電子、電器領域應用甚廣。其中環氧覆銅板的發展尤其迅速，已成為電子工業的基礎材料之一。此外，環氧絕緣涂料、絕緣膠粘劑和電膠粘劑也有大量應用。

4、環氧樹脂澆注絕緣的工藝技術

　　環氧樹脂澆注是將環氧樹脂、固化劑和其他配合料澆注到設定的模具內,由熱塑性流體交聯固化成熱臥性制品的過程。目前常用的方法有真空澆注法、常壓澆注法以及環氧樹脂全密封的新工藝、新技術。

　　環氧樹脂澆注的工藝方法，從不同的工藝條件去理解有不同的區分方法。從物料進入模具的方式來區分可分為澆注和壓注；澆注指物料自流進入模具。它又分常壓澆注和真空澆注；壓注指物料在外界壓力下進入模具，并且為了強制補縮 , 在物料固化過程中，仍保持著一定的外壓，它由過去的簡單加壓凝膠法發展成現在成熟的自動壓力凝膠法。從物料固化溫度來區分，可分為常溫澆注法和高溫澆注法。

　　從物料固化的速度來區分可分為普通固化法和快速固化法。現代澆注工藝中，應用比較成熟的澆注工藝方法主要是真空澆注法和自動壓力凝膠法。環氧樹脂澆注是將環氧樹脂、固化劑和其他配合料澆注到設定的模具內,由熱塑性流體交聯固化成熱臥性制品的過程。目前常用的方法有真空澆注法、常壓澆注法以及環氧樹脂全密封的新工藝、新技術。

圖 環氧樹脂澆注干式變壓器

5、環氧樹脂電子電器封裝及絕緣材料發展趨勢

　　環氧樹脂電子電器封裝及絕緣材料的發展方向主要是：提高材料的耐熱性、介電性和阻燃性，降低吸水率、收縮率和內應力。改進的主要途徑是：合成新型環氧樹脂和固化劑；原材料的高純度化；環氧樹脂的改性，包括增韌、增柔、填充、增強、共混等；開發無溴阻燃體系；改進成型工藝方法、設備和技術。隨著半導體技術的飛速發展，對封裝材料的要求也越來越高，普通環氧樹脂已不能完全滿足技術要求。

　　目前國外對環氧樹脂技術改進主要集中在開發低粘度或熔融粘度低的二官能團型的環氧樹脂，通過填充高含量無機填充劑，大幅度降低封裝器件的內應力，減少鈍化開裂、配線松動和導線斷裂等不良缺陷；開發多宮能團型的環氧樹脂，同時在環氧樹脂中導入耐熱和耐濕結構的化合物，使封裝器件既具有高耐熱性，又具有低吸水率和低的內應力。