微電機(jī)澆注膠的研制
張大民（西安微電機(jī)研究所）
1 引 言
隨著微電機(jī)在國(guó)防技術(shù)、空間技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，使用條件愈益嚴(yán)酷，性能與可靠性要求越來(lái)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(jī)產(chǎn)品性能和可靠性的一個(gè)有效工藝手段也越來(lái)越受到重視。它所賦予產(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(diǎn)，是裝配式結(jié)構(gòu)工藝所無(wú)法比擬的。
用于-55～+125℃環(huán)境溫度的澆注膠是為滿足微電機(jī)的需要而研制的。產(chǎn)品采用美國(guó)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(jī)的低溫儲(chǔ)存溫度要求為-62℃，****工作溫度范圍約為-55—+180℃（考慮了電機(jī)的溫升），電機(jī)定轉(zhuǎn)子的單邊氣隙在除去防銹涂敷漆的厚度之后不到0,05mm。必須保證在此條件下電機(jī)在高溫環(huán)境及運(yùn)行過(guò)程中不致掃膛、卡死。同時(shí)低溫環(huán)境下不可有膠層開(kāi)裂而致報(bào)廢。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有滿足以上要求的澆注膠。為此，從1983年開(kāi)始研制，于1986年12月通過(guò)了都局級(jí)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(biāo)達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平。
2澆注膠物料分析
為使?jié)沧⒛z同時(shí)具備高的耐熱性和良好的耐低溫開(kāi)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?yàn)樵诓ＡЩD(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(zhēng)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?xún)?yōu)異的多官能環(huán)氧樹(shù)脂作為基體樹(shù)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(kāi)裂性，選用了增韌效果優(yōu)異的中等分子量的橡膠類(lèi)遙爪化合物作為增韌劑，配用了雙酚a類(lèi)環(huán)氧樹(shù)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(kāi)裂性二者之間是矛盾的。一般來(lái)說(shuō)，耐熱性越高，低溫抗開(kāi)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(tuán)參于大分子的反應(yīng)，其較長(zhǎng)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(dòng)和運(yùn)動(dòng)范圍，使所能吸收的能量大大增加，提高了抵抗虛力開(kāi)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(shí)現(xiàn)高低溫性能這一對(duì)矛盾的平衡，試用新的增韌機(jī)理，選用端活性橡膠，通過(guò)對(duì)活性基團(tuán)比率、分子量大小，樹(shù)脂的相溶性程度、添加量、固化條件的試驗(yàn)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(shù)脂固有的固化物脆性，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，在配方中配用雙酚a類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂，對(duì)改善脆性，提高多官能樹(shù)脂的實(shí)用性及固化物的增韌起到～定作用。而且熱性能幾乎沒(méi)有什么損失。
3澆注膠的性能及其分析
31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(gè)突出特點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)的固化收縮率很小，為百分之0,46，這在環(huán)氧類(lèi)澆注料中是少見(jiàn)的，這樣就呵減小凝膠固化時(shí)的收縮應(yīng)力，提高澆注物抵抗應(yīng)力破壞的能力。
試驗(yàn)表明，在澆注膠的使用期內(nèi)，適當(dāng)?shù)呐浔群凸袒に嚄l件，可以使?jié)沧⒛z隨時(shí)間增加而增稠但沒(méi)有增粘效果，反應(yīng)進(jìn)行到一定時(shí)間出現(xiàn)拉絲現(xiàn)象，而后在非常短的時(shí)間內(nèi)成為有一定強(qiáng)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(shù)脂結(jié)構(gòu)中含有的一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(kāi)環(huán)。另一方面使得一n原子上的電子云密度增加，而賦于另外兩個(gè)環(huán)氧基以相差不多的反應(yīng)活性。這種反應(yīng)機(jī)理和雙酚a環(huán)氧樹(shù)脂相似，而反應(yīng)位置和電負(fù)性的差異又使得反應(yīng)的速度遠(yuǎn)水同于雙酚a環(huán)氧樹(shù)脂。它的活性差不多的環(huán)氧基比較活潑而且參f反應(yīng)的機(jī)會(huì)燕冪多均等，使反應(yīng)中的分子鏈增長(zhǎng)較為均鏹、規(guī)律，在合理選取的初始反應(yīng)溫度f(wàn)，反應(yīng)較緩慢，基本上是酯化反應(yīng)，分r≠量增長(zhǎng) |
