环氧灌封胶的固化应力从哪里来,怎么在配方与工艺上拆掉它
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环氧灌封开裂,多数不是胶本身强度不够,而是固化收缩与热膨胀差在厚件里累积成了应力。配方与工艺各有一半解法。
应力来源有两个:一是固化收缩,环氧从液态到固态体积收缩 2%—4%,收缩被壳体约束时转化为内应力;二是热膨胀系数差,环氧约 50—60 ppm/℃,而铜是 17 ppm/℃,温度每变化 100℃,界面就多出可观的热应力。
配方侧的解法是降低弹性模量与 Tg 的陡变:加入核壳橡胶增韧剂或少量柔性环氧,可以在保持 Tg 的前提下降低固化模量;填料体系用级配石英粉把膨胀系数拉到 40 ppm/℃ 附近,也能减小与金属的错配。
工艺侧的解法是分段固化。厚件直接升温到 100℃,表层先固化形成硬壳,内部继续收缩时就被硬壳约束,裂纹由此产生。60℃/1 h 让胶体在低模量状态下先释放一部分收缩,再升到 80—100℃ 完成后固化,是成本最低的改善手段。
还有一个常被忽视的细节是壳体预热。冷模具与 60℃ 的胶液接触,界面层瞬间降温、黏度上升,容易形成流痕与气泡;把模具预热到 40—50℃,流动与浸润都会更均匀。
要点回顾
- 固化收缩 2%—4% 与热膨胀差是应力的两个源头
- 核壳增韧剂降模量、级配填料调膨胀,是配方侧的两条路
- 分段固化与模具预热,能在不改配方的情况下显著降低开裂率