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、空間技術等領域的應用，使用條件愈益嚴酷，性能與可靠性要求越來越高。為此，環氧澆注整體密封絕緣技術作為提高微電機產品性能和可靠性的一個有效工藝手段也越來越受到重視。它所賦于產品的一體化結構具有防潮、抗污、防振、低噪聲、絕緣性能可靠、溫升低、定轉子同心度高等一系列優點，是裝配式結構工藝所無法比擬的。
用于-55～+125℃環境溫度的澆注膠是為滿足微電機的需要而研制的。產品采用美國軍用技術條件的高低溫要求考核。該澆注膠研制的主要技術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境及運行過程中不致掃膛、卡死。同時低溫環境下不可有膠層開裂而致報廢。據了解，國內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鑒定。澆注膠在幾種規格的產品中應用表明，性能良好，產品主要技術指標達到國外同類產品的先進水平。
2 澆注膠物料分析
為使澆注膠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。為了使澆注產品不致因固化物的受熱膨脹而使配合緊湊的定、轉子掃膛卡死，需要降低澆注物固化的線膨脹系數。因為在玻璃化轉變溫度tg以后的溫度區間內，線膨脹系數
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異的多官能環氧樹脂作為基體樹脂和線膨脹系數小、導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
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類環氧樹脂及反應活性低、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，其較長的柔性鏈固定于大分子的網格上，增加了鏈節的轉動和運動范圍，使所能吸收的能量大大增加，提高了抵抗應力開裂的能力。但另一方面也造成交聯密度的降低，使高溫端性能損失。為了實現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相和分散相的兩相結構，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時的固化收縮率很小，為0.46％，這在環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力，提高澆注物抵抗應力破壞的能力。
試驗表明，在澆注膠的使用期內，適當的配比和固化工藝條件，可以使澆注膠隨時間增加而增稠但沒有增粘效果，反應進行到一定時間出現拉絲現象，而后在非常短的時問內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規律不同。這是由于多官能環氧樹脂結構中含有的-n鍵，增加了環氧基的活性，分子中的誘導效應使鄰近的環氧基易：于：和酸酐反應而開環。另一方面使得一ⅳ原子上的電子云密度增加，而賦于另外兩個環氧基以相差不多的反應活性。這種反應機理和雙酚a環氧樹脂相似，而反應位置和電負性的差異又使得反應的速度遠不同于雙酚a環氧樹脂。它的活性差不多的環氧基比較活潑而且參于反應的機會差不多均等，使反應中的分子鏈增長較為均倆、規律，在合理選取的初始反應溫度下，反應較緩慢，基本上是酯化反應．分子 |
