微電機澆注膠的研制
張大民(西安微電機研究所)
1 引 言
隨著微電機在國防技術(shù)、空間技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，使用條件愈益嚴酷，性能與可靠性要求越來越高。為此，環(huán)氧澆注整體密封絕緣技術(shù)作為提高微電機產(chǎn)品性能和可靠性的一個有效工藝手段也越來越受到重視。它所賦于產(chǎn)品的一體化結(jié)構(gòu)具有防潮、抗污、防振、低噪聲、絕緣性能可靠、溫升低、定轉(zhuǎn)子同心度高等一系列優(yōu)點，是裝配式結(jié)構(gòu)工藝所無法比擬的。
用于-55～+125℃環(huán)境溫度的澆注膠是為滿足微電機的需要而研制的。產(chǎn)品采用美國軍用技術(shù)條件的高低溫要求考核。該澆注膠研制的主要技術(shù)難度在于電機的低溫儲存溫度要求為一62~c，****工作溫度范圍約為-55～+180℃(考慮了電機的溫升)，電機定轉(zhuǎn)子的單邊氣隙在除去防銹涂敷漆的厚度之后不到o.05mm。必須保證在此條件下電機在高溫環(huán)境及運行過程中不致掃膛、卡死。同時低溫環(huán)境下不可有膠層開裂而致報廢。據(jù)了解，國內(nèi)還沒有滿足以上要求的澆注膠。為此，從1983年開始研制，于1986年12月通過了部局級技術(shù)鑒定。澆注膠在幾種規(guī)格的產(chǎn)品中應(yīng)用表明，性能良好，產(chǎn)品主要技術(shù)指標達到國外同類產(chǎn)品的先進水平。
2 澆注膠物料分析
為使?jié)沧⒛z同時具備高的耐熱性和良好的耐低溫開裂性，配方體系的選擇很重要。為了使?jié)沧a(chǎn)品不致因固化物的受熱膨脹而使配合緊湊的定、轉(zhuǎn)子掃膛卡死，需要降低澆注物固化的線膨脹系數(shù)。因為在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度tg以后的溫度區(qū)間內(nèi)，線膨脹系數(shù)
a2明顯增大。所以，力爭提高固化物的tg或熱變形溫度顯得更為重要。為此選用了耐熱性優(yōu)異的多官能環(huán)氧樹脂作為基體樹脂和線膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性好的易加工填料。為提高澆注物的抗開裂性，選用了增韌效果優(yōu)
異的中等分子量的橡膠類遙爪化合物作為增韌劑，配用了雙酚a類環(huán)氧樹脂及反應(yīng)活性低、具備稀釋、固化雙重特性的液體酸酐固化劑及其它輔助材料。
澆注物的耐熱性和抗開裂性二者之間是矛盾的。一般來說，耐熱性越高，低溫抗開裂性越差。二者遵從附圖的關(guān)系。為此，在配方中加入增韌劑，增韌劑的活性基團 參于大分子的反應(yīng)，其較長的柔性鏈固定于大分子的網(wǎng)格上，增加了鏈節(jié)的轉(zhuǎn)動和運動范圍，使所能吸收的能量大大增加，提高了抵抗應(yīng)力開裂的能力。但另一方面也造成交聯(lián)密度的降低，使高溫端性能損失。為了實現(xiàn)高低溫性能這一對矛盾的平衡，試用新的增韌機理，選用端活性橡膠，通過對活性基團比率、分子量大小，樹脂的相溶性程度、添加量、固化條件的試驗選擇，使固化物形成了連續(xù)相和分散相的兩相結(jié)構(gòu)，高低溫性能得以****兼顧，取得了滿意的效果。
為了克服多官能環(huán)氧樹脂固有的固化物脆性，．通過試驗對比，在配方中配用雙酚a類環(huán)氧樹脂，對改善脆性，提高多官能樹脂的實用性及固化物的增韌起到一定作用。而且熱性能幾乎沒有什么損失。
3 澆注膠的性能及其分析
3.1澆注膠性能
澆注膠的性能如表1所示
3.2成型收縮率
這種澆注膠的一個突出特點是反應(yīng)時的固化收縮率很小，為0.46％，這在環(huán)氧類澆注料中是少見的，這樣就可減小凝膠固化時的收縮應(yīng)力，提高澆注物抵抗應(yīng)力破壞的能力。
試驗表明，在澆注膠的使用期內(nèi)，適當?shù)呐浔群凸袒に嚄l件，可以使?jié)沧⒛z隨時間增加而增稠但沒有增粘效果，反應(yīng)進行到一定時間出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象，而后在非常短的時問內(nèi)成為有一定強度的固體。這和其它配方體系的澆注料的反應(yīng)規(guī)律不同。這是由于多官能環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中含有的-n鍵，增加了環(huán)氧基的活性，分子中的誘導(dǎo)效應(yīng)使鄰近的環(huán)氧基易：于：和酸酐反應(yīng)而開環(huán)。另一方面使得一ⅳ原子上的電子云密度增加，而賦于另外兩個環(huán)氧基以相差不多的反應(yīng)活性。這種反應(yīng)機理和雙酚a環(huán)氧樹脂相似，而反應(yīng)位置和電負性的差異又使得反應(yīng)的速度遠不同于雙酚a環(huán)氧樹脂。它的活性差不多的環(huán)氧基比較活潑而且參于反應(yīng)的機會差不多均等，使反應(yīng)中的分子鏈增長較為均倆、規(guī)律，在合理選取的初始反應(yīng)溫度下，反應(yīng)較緩慢，基本上是酯化反應(yīng)．分子 |
