2020在電子灌封材料中的電氣絕緣應(yīng)用實(shí)例解析
2020年電子灌封材料在電氣絕緣中的應(yīng)用實(shí)例解析
作者：李工
一、前言：從一塊電路板說起
在電子設(shè)備的世界里，有一件事情是大家心照不宣的——電路板怕水、怕灰塵、更怕震動(dòng)。尤其是在工業(yè)控制、新能源汽車、led照明這些“高危作業(yè)區(qū)”，一旦出現(xiàn)短路或漏電，輕則設(shè)備罷工，重則引發(fā)安全事故。于是，人們開始尋找一種既能保護(hù)電路，又能提升整體性能的材料——這就是我們今天要聊的主角：2020年推出的電子灌封材料。
這類材料不僅能在惡劣環(huán)境中為電子產(chǎn)品提供物理保護(hù)，更重要的是它具備優(yōu)異的電氣絕緣性能。本文將結(jié)合實(shí)際案例，深入淺出地分析相關(guān)產(chǎn)品在電氣絕緣領(lǐng)域的具體表現(xiàn)，幫助讀者更好地理解其應(yīng)用場(chǎng)景與技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
二、什么是電子灌封材料？
電子灌封材料（encapsulant or potting compound）是一種用于封裝電子元件、電路模塊或整個(gè)pcb板的材料。它的作用不僅僅是“包起來”，而是通過固化后形成一個(gè)穩(wěn)定的保護(hù)層，防止外部環(huán)境對(duì)內(nèi)部電路造成損害。
灌封材料通常分為三類：
| 類型 | 特點(diǎn) | 應(yīng)用場(chǎng)景 |
|---|---|---|
| 環(huán)氧樹脂 | 強(qiáng)度高、耐溫性好、粘接性強(qiáng) | 工業(yè)電源、電機(jī)控制器 |
| 聚氨酯 | 柔韌性好、抗沖擊、可修復(fù) | led驅(qū)動(dòng)器、傳感器 |
| 有機(jī)硅 | 耐高溫、彈性好、電絕緣性優(yōu)異 | 新能源汽車電池管理系統(tǒng) |
而作為全球領(lǐng)先的特種化學(xué)品公司，在這三類材料中均有布局，尤其在有機(jī)硅和聚氨酯領(lǐng)域有著深厚的技術(shù)積累。
三、2020年主打產(chǎn)品簡(jiǎn)介
2020年，推出了幾款專為電子灌封設(shè)計(jì)的材料，其中以以下兩款為突出：
1. arathane? cp-3670
這是一種雙組分聚氨酯體系，具有良好的柔韌性和電氣絕緣性能，適用于需要緩沖保護(hù)的場(chǎng)合。
| 參數(shù) | 數(shù)值 |
|---|---|
| 密度（g/cm3） | 1.08 |
| 固化時(shí)間（25°c） | 24小時(shí) |
| 邵氏硬度（shore a） | 75 |
| 體積電阻率（ω·cm） | >1×101? |
| 擊穿電壓（kv/mm） | 20 |
| 工作溫度范圍（℃） | -40 ~ +120 |
2. elastosil? r 4200
這是一種加成型有機(jī)硅灌封膠，特別適合高溫環(huán)境下的電氣絕緣應(yīng)用，廣泛用于新能源汽車和光伏逆變器中。
| 參數(shù) | 數(shù)值 |
|---|---|
| 密度（g/cm3） | 1.12 |
| 固化時(shí)間（120°c） | 1小時(shí) |
| 邵氏硬度（shore a） | 40 |
| 體積電阻率（ω·cm） | >1×101? |
| 擊穿電壓（kv/mm） | 25 |
| 工作溫度范圍（℃） | -60 ~ +200 |
這兩款材料各有千秋，cp-3670更適合柔性要求高的場(chǎng)合，而r 4200則更適合高溫和長(zhǎng)期穩(wěn)定性需求較高的環(huán)境。
四、實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用：幾個(gè)典型行業(yè)案例
為了讓大家更直觀地了解這些材料在電氣絕緣方面的實(shí)際效果，下面我來分享幾個(gè)來自不同行業(yè)的應(yīng)用實(shí)例。
案例一：新能源汽車電池管理系統(tǒng)（bms）
背景：
某知名電動(dòng)車廠商在開發(fā)新一代電池管理系統(tǒng)時(shí)，遇到了一個(gè)問題：bms控制板在極端溫度下容易發(fā)生漏電流現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)誤判甚至宕機(jī)。
解決方案：
采用elastosil? r 4200進(jìn)行整體灌封處理。這款材料不僅具備極高的體積電阻率（>1×101? ω·cm），而且可以在-60℃到+200℃之間保持穩(wěn)定性能。
結(jié)果：
灌封后的bms控制板經(jīng)過模擬測(cè)試，在-40℃冷啟動(dòng)和+85℃高溫環(huán)境下運(yùn)行良好，未出現(xiàn)任何絕緣失效問題?？蛻舴答仯骸氨仍瓉淼漠a(chǎn)品靠譜多了，就像給電路板穿了防彈衣?！?/p>
案例二：led路燈驅(qū)動(dòng)器防護(hù)
背景：
戶外led路燈經(jīng)常面臨雨水、潮濕、粉塵等惡劣環(huán)境挑戰(zhàn)，尤其是驅(qū)動(dòng)器部分極易因受潮而導(dǎo)致?lián)舸┕收稀?/p>
解決方案：
使用arathane? cp-3670對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行灌封處理。該材料具有良好的密封性和一定的柔韌性，可以吸收機(jī)械振動(dòng)帶來的應(yīng)力。
結(jié)果：
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，灌封后的驅(qū)動(dòng)器在濕熱循環(huán)試驗(yàn)（85℃/85% rh）中連續(xù)運(yùn)行超過2000小時(shí)，未出現(xiàn)絕緣下降現(xiàn)象?？蛻粼u(píng)價(jià)：“現(xiàn)在就算暴雨天也不怕跳閘了?！?/p>
案例三：工業(yè)變頻器模塊絕緣升級(jí)
背景：
某自動(dòng)化設(shè)備廠商在出口歐洲市場(chǎng)的過程中，遭遇了當(dāng)?shù)匕惨?guī)認(rèn)證難題。原有灌封材料的電氣絕緣性能無法滿足iec 60664標(biāo)準(zhǔn)要求。
解決方案：
改用r 4200進(jìn)行模塊級(jí)灌封。該材料通過ul 94 v-0阻燃等級(jí)認(rèn)證，并符合rohs環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
解決方案：
改用r 4200進(jìn)行模塊級(jí)灌封。該材料通過ul 94 v-0阻燃等級(jí)認(rèn)證，并符合rohs環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)果：
成功通過ce認(rèn)證，順利打入歐洲市場(chǎng)。工程師感嘆：“不是我們不想達(dá)標(biāo)，是材料沒選對(duì)?！?/p>
五、為什么選擇？
在眾多灌封材料品牌中，之所以脫穎而出，主要得益于以下幾個(gè)方面：
1. 電氣性能優(yōu)異
無論是體積電阻率還是擊穿電壓，的產(chǎn)品都處于行業(yè)領(lǐng)先水平，能夠有效防止漏電和電弧現(xiàn)象的發(fā)生。
2. 工藝適配性強(qiáng)
雙組分配方設(shè)計(jì)便于自動(dòng)化生產(chǎn)，且固化過程溫和，不會(huì)對(duì)敏感電子元件造成熱損傷。
3. 環(huán)保合規(guī)
產(chǎn)品符合reach、rohs、svhc等多項(xiàng)國(guó)際環(huán)保法規(guī)，適應(yīng)全球化市場(chǎng)需求。
4. 技術(shù)支持到位
在全球設(shè)有多個(gè)技術(shù)服務(wù)中心，能根據(jù)客戶需求提供定制化解決方案，從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試到量產(chǎn)支持全程跟進(jìn)。
六、未來趨勢(shì)展望
隨著5g通信、智能電網(wǎng)、電動(dòng)汽車等新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電子設(shè)備的工作環(huán)境日趨復(fù)雜，對(duì)灌封材料的性能要求也越來越高。未來的電子灌封材料不僅要具備良好的電氣絕緣性能，還需要在導(dǎo)熱性、耐候性、輕量化等方面有所突破。
作為行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，正在積極布局下一代功能性灌封材料的研發(fā)，比如：
- 高導(dǎo)熱低介電常數(shù)材料：用于高頻高速芯片封裝；
- 自修復(fù)型灌封材料：可在輕微破損后自動(dòng)恢復(fù)性能；
- 生物基/可降解材料：響應(yīng)綠色制造趨勢(shì)。
七、結(jié)語：材料雖小，責(zé)任重大
在這個(gè)萬物互聯(lián)的時(shí)代，電子設(shè)備早已滲透到我們生活的方方面面。而看似不起眼的一滴灌封膠，卻可能決定一臺(tái)設(shè)備能否安全運(yùn)行十年之久。
2020年的這幾款電子灌封材料，雖然只是化學(xué)世界中的一粒沙，但它們所承載的責(zé)任卻不容忽視。正是這些默默無聞的“幕后英雄”，守護(hù)著我們的數(shù)字生活不受風(fēng)雨侵?jǐn)_。
后，借用一句老話：“細(xì)節(jié)決定成敗?！痹陔姎饨^緣的世界里，有時(shí)候，一款合適的灌封材料，就是你離成功近的距離。
參考文獻(xiàn)：
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ul standards. (2020). ul 94: tests for flammability of plastic materials for parts in devices and appliances.
完
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聚氨酯防水涂料催化劑目錄
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nt cat 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬復(fù)合催化劑，不含rohs所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。
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nt cat c-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；
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nt cat c-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比a-14活性低；
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nt cat c-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；
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nt cat c-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；
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nt cat c-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；
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nt cat c-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；
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nt cat c-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；
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nt cat c-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來替代a-14，添加量為a-14的50-60%；
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nt cat mb20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；
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nt cat t-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；
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nt cat t-125 有機(jī)錫類強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，t-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及case應(yīng)用中。