液体硅胶产品成型
光固化液体硅胶在电子元件包胶的应用

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为什么光固化液体硅胶能解决高温问题?

一、为什么光固化液体硅胶能解决高温问题?

这里需要区分两个“高温”:

  1. 元器件工作时的发热硅胶本身耐温性极好(通常-50℃ ~ +200℃),能很好地保护元件免受自身发热或环境高温的影响。

  2. 封装固化过程的温度:这正是光固化硅胶的核心优势所在。它通过紫外线能量引发固化反应,是冷固化过程,固化时体系温度几乎不升高,从而避免了热应力对精密元件的潜在损伤。

二、光固化液体硅胶包封的优势

  1. 超快速固化: seconds,生产效率极高,适用于自动化流水线生产。

  2. 低温固化: 彻底消除热固化过程因高温可能对元器件、焊点、PCB基板造成的热损伤和热应力。

  3. 节能环保: 无需高温烘箱,能耗大幅降低。

  4. 精确控制: 固化过程由UV光控制,无需等待胶水自身反应,位置和时间可控性强,便于工艺设计。

  5. 性能优异: 继承硅胶的本征特性:

    • 耐高低温(工作温度范围广)

    • 优异的电气绝缘性和高介电强度

    • 良好的化学稳定性和耐候性

    • 柔韧性好,能缓解振动和冲击应力

    • 透光性可选,部分型号透明度高

三、面临的挑战与关键考量因素(可行性核心)

这是决定您的项目能否成功的关键。光固化技术并非万能,有其物理限制。

  1. 遮光区域无法固化(最核心的挑战)

    • 问题: UV光必须能照射到所有需要固化的胶体区域。如果元器件结构复杂,有阴影遮挡(如元件引脚下方、芯片底部、高元件背后的阴影),这些区域的硅胶将无法固化,始终保持液态。

    • 解决方案

      • 设计优化: 设计封装结构时,尽量避免深坑、高差和严重的阴影区域。

      • 二次固化: 选择具有“暗固化”或“湿气二次固化”特性的光固化硅胶。表面被照射的部分先固化形成外壳,内部未被照到的部分随后通过吸收空气中的湿气(湿气固化)缓慢完成固化。这是目前最主流和可靠的解决方案

      • 双波段固化: 部分先进材料需要先用UV光固化,再用较低波长的可见光(如蓝光)进行深度固化,蓝光穿透性更强。

      • 多角度照射: 在工艺上设计多个UV光源,从不同角度进行照射,尽量减少阴影。

  2. UV光的穿透深度

    • 问题: 硅胶本身或添加的颜料会吸收UV光,导致光能量随深度衰减。对于很厚的封装层(例如 > 10mm),可能底层固化不充分。

    • 解决方案: 选择穿透深度深的硅胶型号,并评估合适的封装厚度。

  3. 元器件材质的光敏感性

    • 问题: 某些元器件(如光传感器、CCD)对紫外线非常敏感,UV照射可能使其性能衰减或损坏。

    • 解决方案: 需要与元器件供应商确认其UV敏感性。或在工艺上采取先点胶,再从特定安全角度进行固化的策略。

  4. 粘接性

    • 问题: 硅胶本身惰性强,与PCB、元件外壳等的粘接力可能不足。

    • 解决方案: 封装前对基材进行清洁处理(等离子体处理、酒精清洗等),或使用专用的硅胶底涂剂(Primer)来增强附着力。

四、应用建议与实施步骤

  1. 明确需求

    • 元器件的具体尺寸、结构复杂度(是否有遮光风险)。

    • 所需封装厚度。

    • 最终产品的使用环境(最高工作温度、是否需要防水、抗震等)。

    • 生产效率要求(产能目标)。

  2. 材料选型

    • 联系知名的硅胶材料供应商(如Dow Corning, Momentive, Wacker, Shin-Etsu等),提出您的需求。

    • 重点询问:具有湿气二次固化功能的光固化硅胶产品。提供您的应用场景,让他们推荐具体型号并进行样品测试。

  3. 工艺验证(打样测试)

    • 固化测试: 使用UV灯照射后,切开样品,检查内部是否完全固化、有无发粘现象。

    • 性能测试

      • 热老化测试: 将封装好的样品放入高温烘箱(如125℃, 150℃),持续数百小时,观察是否有开裂、粉化、性能衰减。

      • 高低温循环测试:(如-40℃ ~ 125℃,循环100次)检验其抗热冲击能力。

      • 电气性能测试: 绝缘电阻、耐压测试等。

      • 机械性能测试: 硬度、拉伸强度、粘接强度等。


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