EP专题之罐封(一)负热填料1

灌封是环氧树脂的一个重要应用领域。已广泛地用于电子器件制造业，是电子工业不可缺少的重要绝缘材料。据专家介绍，灌封就是将液态环氧树脂复合物，用机械或手工方式灌人装有电子元件、线路的器件内，在常温或加热条件下固化成为，性能优异的热固性高分子绝缘材料。它的作用是：强化电子器件的整体性，提高对外来冲击、震动的抵抗力；提高内部元件、线路间绝缘，有利于器件小型化、轻量化；避免元件、线路直接暴露，改善器件的防水、防潮性能。环氧灌封料应用范围广，技术要求千差万别、品种繁多。从固化条件上分，有常温固化和加热固化两类；从剂型上分，有双组分和单组分两类。常温固化环氧灌封料一般为双组分，灌封后不需加热即可固化，对设备要求不高、使用方便。缺点是复合物作业黏度大，浸渗性差、适用期短，难以实现自动化生产，且固化物耐热性和电性能不很高，一般多用于低压电子器件灌封，或不宜加热固化的场合使用。据专家介绍，加热固化双组分环氧灌封料，是用量最大、用途最广的品种。其特点是复合物作业黏度小、工艺性好，适用期长、浸渗性好，固化物综合性能优异，适于高压电子器件自动生产线使用。单组分环氧灌封料需加热固化，是近年国外发展的新品种，与双组分加热固化灌封料相比，突出的优点是所需灌封设备简单，使用方便，灌封产品的质量对设备及工艺的依赖性小。
　　
　　一、负热膨胀填料钨酸锆对环氧封装材料性能影响
　　
　　(一)引言
　　
　　环氧树脂E-51是一种环氧低聚物，环氧基含量较高、固化剂品种多，与固化剂反应便形成三维网络状的热固性塑料。由于E-51固化反应过程中收缩率小，固化物具有优异的尺寸稳定性，低吸水性，粘接性，耐热性，耐化学药品性，电气性能优良的特点，在电子封装领域得到了广泛的应用。尽管如此E-51封装固化物仍有不足，主要表现为固化物与封装器件线膨胀系数差异大，成型固化导致封装器件内部产生热应力，将造成强度下降、耐热冲击差、老化开裂、封装裂纹、空洞、钝化和离层等各种缺陷。专家采用具有负热膨胀(NegativeThermalExpansion，NTE)特性的ZrW2O8粉体，及SiO2粉体分别作为填料，钛酸三异丙醇叔胺酯(706)作固化剂，制备环氧树脂封装材料，并对封装材料的线膨胀系数、显微硬度及磨损性能进行了初步研究。
　　
　　(二)实验部分
　　
　　1、试验材料
　　
　　双酚A型环氧树脂(E-51)，环氧值0.41～0.47eq/100g，无色透明粘稠液体；固化剂钛酸三异丙醇叔胺酯(706)，棕黄色液体；促进剂2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)，均为无锡树脂厂工业品。化学纯ZrO2和WO3粉体，国药集团上海试剂有限公司，平均粒径为10/μm；普通工业级SiO2颗粒(粒径<10μm)。丙酮、无水乙醇，上海试剂厂。
　　
　　2、ZrW2O8粉体制备
　　
　　采用化学纯ZrO2和WO3作为原料，化学固相分步法制备立方相ZrW2O8粉体。将球磨好的ZrO2和WO3混合体30g(按照Zr4+、W6+物质的量比1：2)，分别在600℃、800℃和900℃下保温4h、8h和12h，随后在硅钼炉中1200℃烧结4h，立即取出来淬火，得到浅灰绿色的ZrW2O8，球磨细化。经检测平均粒径为0.6μm，线膨胀系数约为-5.02×10-6/K。

　　3、封装材料的制备
　　
　　按照表1比例，将E-51、706、DMP-30及填料在60℃下充分均匀混合，经真空脱泡30min(10-1Pa，60℃)后，浇人涂好脱模剂的自制模具中，放入烘箱按一定固化程序升温固化。随炉冷却后，脱模并进行去热内应力处理，制得最终试样用于性能测试。