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灌封树脂领域之常见问题解答

Christine Zhang 发布于 04 March 2021

Q:为了应对极端环境,需要给PCB提供保护,树脂是如何做的?

A几种不同因素会影响树脂对PCB的保护方式。对一个元件或一块PCB进行灌封的操作就是在其周围包裹上一层树脂,该过程通常是一次性完成,将元件或PCB与其运行时的周围环境完全隔绝。双组份树脂在混合到一起时会发生化学反应,从而让树脂充分聚合形成同质层。聚合反应形成了一种三维结构的屏障,可以防止化学品侵蚀和湿气进入,甚至可防止物理冲击和热循环产生的破坏作用。

 

Q:当条件没有那么恶劣时,树脂仍然是最佳选择,还是说也可以考虑使用涂层?设计工程师在选择何种方式时应该以什么为基准? 

A:这个问题很好,因为与树脂相比,涂层有很多优点。但是这个问题还是取决于PCB设计师需要的保护级别。根据经验,如果想要确保最高级别的保护,树脂的总体表现要优于涂层。

但要注意的是,如果重量或体积是首要考虑因素,这种情况就比较适合选用涂层。因为涂层在提供恰当保护的同时可做到最小程度地增加重量/体积;另一方面,如果你想保护自己的知识产权、防止他人复制你的基本电路,那么最好使用树脂,因为树脂的韧性和抗化学性很强,并且能附着于基板和元件上,可以给元件提供很好的保护,而且使用有色树脂还可以遮蔽电路细节。有一些填充树脂甚至在X光下都是不透明的!

 

Q:有些高温应用需要灌封工艺保护来应对恶劣的环境条件,为什么这种情况适合选用硅树脂? 

A:在我们现在可以提供的树脂化学品当中,硅树脂的连续操作温度范围是最广的,所以它很适合应用在高温和低温环境下。在这个温度范围内,硅树脂可以保持灵活性,并且随着时间的推移,它几乎不会出现退化的现象。硅树脂之所以是个不错的选择,是因为它的灵活性强,对易损元件(尤其是连接引脚较脆弱的元器件)上施加的压力较小。

但硅也有一个弱点——它在某些基板上的黏附效果不佳,并且硅树脂的耐化学性不如环氧树脂。另一类树脂——聚氨酯,则更适合应用在-30+120 的操作环境中。因为它与硅树脂一样具有灵活性,同时它在很多基板上的黏附效果要好很多,而且价格更低。

 

Q:树脂如何减轻因震动对PCB造成的破坏?

A:在树脂固化过程中会产生交联反应,形成三维结构,而该结构可以吸收应力和应变,有助于将受到的力分布到更大的体积上。这样,与未经过灌封的元器件相比,经过灌封的元器件所承受的压力会大幅减少。在保护元器件免受物理冲击和热冲击方面也是同样的原理。在这样的情况下,使用的树脂层越厚,保护级别也就越高。

 

Q:透明树脂是LED应用的理想选择,就对LED本身的保护而言,那么为什么UV稳定性对于这些树脂而言如此重要呢? 

A:对于LED照明装置而言,尤其是那些安装在室外或各种自然环境下的LED照明设备,UV是无法避免的,而最大的来源就是太阳。大多数树脂都含有芳香族主链(它们含有苯环),这种结构暴露在UV光下会变黄。随着时间的推移,这种成分会分解,因为变黄的过程也会导致自由基的形成,会引起结构内化学键的断裂。

含有脂肪族主链的树脂不含有芳香族(苯)环,并且出现变黄和变质的可能性较小。脂肪族主链中仍然会形成自由基,但是浓度会低很多,与芳香族树脂相比,易受侵蚀的位置较少。

当然,虽然太阳是地球上UV光的主要来源,但它也不是存在潜在破坏性辐射的唯一来源。人造光源(例如钨丝、荧光灯、金属卤化物)都会发出一定级别的UV光,这也会对树脂产生一定影响,更不要说LED本身发出的UV辐射了。

 

希望本文能够帮助读者进一步了解树脂化学品的作用。