低压注塑技术的研究进展（低压注塑技术的研究）

低压注射成型是一种用很小的注射压力(1.5 ~ 40 bar)将封装材料注射到模具中，快速固化5 ~ 50秒，从而达到绝缘、耐温、耐冲击、减振、防潮、防水、防尘、耐化学腐蚀等目的的封装技术。这个过程起源于欧洲的汽车工业。迄今为止，已在欧美日韩的汽车工业和电子电气领域成功应用十余年，国内尚处于起步阶段。其应用领域非常广泛，包括：印刷电路板(PCB)、汽车电子产品、汽车线束、汽车连接器、传感器、微动开关、天线等。本文将介绍低压注射成型技术在电子元件封装中的应用。希望你能对低压注塑技术有一个粗浅的了解。一、低压注塑工艺这种低压注塑工艺与热塑性塑料的注塑工艺非常相似。如图1所示，颗粒状热熔胶被加热熔化，从而可以在液态下加工。与传统的注射成型技术不同，这种单组份热熔胶只需要在专门设计的模具中施加2-40 bar的低压，就可以完成封装电子元器件的过程。这种低压范围是可能的，因为处于熔融状态的热熔粘合剂的粘度非常低，仅在1000至8000 MPas之间。此外，注射成型的温度范围在180至240摄氏度之间。通过这种方法，诸如线束、连接器、微动开关、传感器和电路板之类的精密和敏感的电子元件可以被轻轻地包装而没有任何损害。图2示出了封装部件，其被琥珀色或黑色低压注射成型材料封装。热熔胶注入模具后，立即开始冷却固化，固化时间随胶量而异，约10至50秒。除了保护部件免受周围环境的影响，低压注塑材料还可以起到抗冲击和缓冲应力的作用。此外，这种材料还可以用作电绝缘材料。首页的图片显示了一个用琥珀色热熔胶包装的电子元件，由西门子VDO公司提供。二。低压注射成型材料该技术中使用的化学材料是基于二聚脂肪酸的聚酰胺热熔胶。脂肪酸来自可再生资源，如大豆、油菜籽和葵花籽，然后缩聚成二聚体。在缩聚过程中，二聚脂肪酸与二胺反应，释放出水，生成聚酰胺热熔胶。这类产品的显著特点是耐温范围广，也就是说产品具有低温柔韧性，同时还具有高温抗蠕变性。因为它们比其他热熔材料更坚固，所以这些产品具有类似于塑料的特性。在注射成型过程中，这些粘合剂确实需要发挥塑料的作用――换句话说，粘合剂不仅仅是两个基底表面之间的薄膜，而是外部3D结构不可或缺的一部分。热塑性外壳可以完全被这些粘合剂替代。除了机械上的优越性，这类产品的另一个重要特点是粘性。它能将封装层(如电线绝缘材料、外壳材料、电路板等)牢固粘结，形成完美的防水体系。一种材料的多样化只能通过混合不同的原材料来实现。由于这种融合，这种聚酰胺材料不具有确定的熔点，但是具有宽的软化范围。同理，这种情况也适用于玻璃化转变温度，更准确的说，也是一个玻璃化转变温度范围。这些变化可以用DSC热像图(DSC)来说明，如表1所示。这是在-120和250之间记录的第二轮数据。右边的熔化峰描绘了固体变成液体的熔点。左边是玻璃化转变范围，从左到右描绘了从玻璃态到弹性体态的软化过程。玻璃化转变温度定义为玻璃化转变范围的中间点[1]、[2]。表2中ASTM E 28的软化点描述了从固体到液体的转变温度。这个值非常重要

这个软化点在DSC熔融峰的末端，和这种聚酰胺材料的工作温度范围关系不大，因为聚酰胺在达到这个软化点之前已经足够软了。与PA 6等聚酰胺材料不同，基于二聚脂肪酸的聚酰胺主要是无定形的，因为其晶体组分很少。图3和图4显示了不同的分子结构。PA 6的结构非常均匀，所以可以形成高透镜，结构非常致密，而聚酰胺热熔胶的分子结构极其复杂且不均匀。普通聚酰胺材料的强度和耐温蠕变性比基于二聚脂肪酸的聚酰胺热熔胶强，而聚酰胺热熔胶表现出更强的柔韧性和冷柔韧性。普通聚酰胺材料由于分子量大，熔融后的粘度远高于聚酰胺热熔胶，因此只能用传统的注塑机加工。低粘度聚酰胺热熔胶可以通过低压热熔胶注塑机来构建。基于二聚脂肪酸的聚酰胺由于其脂肪酸的顺序，虽然有非极性部分，但整体结构仍以极性为主，可以吸水。由于其脂肪酸含量，其吸水性通常低于普通聚酰胺材料。在加工之前，聚酰胺热熔材料必须保持在防潮的条件下，以防止在熔化过程中产生气泡。三。与应用相关的特性除了机械性能和玻璃化转变温度之外，与应用相关的特性也是重要的因素，例如耐火性和电绝缘性。热膨胀对于温度循环也特别重要。除了这些，还必须具有在汽车制造业中必须考虑的耐化学腐蚀性。表2列出了一些聚酰胺热熔胶产品的工作温度范围。但产品的选择取决于具体应用，材料的本生灯特性、与基材的相容性、膨胀系数是决定性因素。基于这些原因，建议按照相应的温度要求对封装和密封的零件进行测试。这种聚酰胺热熔材料的膨胀系数由TMA测量标准确定，在-45和95之间约为300ppm/K。由于其良好的冷柔性和高延展性，这种聚酰胺热熔材料在严重的温度冲击测试下也表现非常好。在应用中，这种材料通常不承受巨大的机械载荷，除非由于温度变化。然而，如果对于一些特殊的应用，高机械载荷将在不同的温度下出现，则必须考虑材料的特定热特性。因为这种材料会随着温度的升高而逐渐软化。聚酰胺热熔胶最显著的特点是温度升高后VOC值很低。在100下测试30分钟，VOC值小于30ppm。根据DIN 75201标准，在100下测试16小时时，雾化值低于0.1mg。有各种测试方法来测量可燃性或耐火性。对于汽车制造业来说，保险商实验室的官方目录通常是决定性的。根据FMVVSS 302的测试是专门针对汽车制造业的，尤其是汽车的内部零件。表2中列出的产品符合UL 94 V-0认证，并通过FMVSS 302测试。在按ASTM D3874标准进行的热线点火试验中，产品分别达到了3-4级。此外，产品符合DIN EN60695-2-12灼热丝测试的要求，灼热丝的燃烧指数(GWFI)为960/3.0。表2列出了这种聚酰胺热熔材料的一些电性能的数据，例如体积电阻率、介电强度、其他绝缘性能和对比度跟踪指数。既然这里讨论的是聚酰胺，那么也必须考虑水分对它的影响。用于汽车制造业的注塑材料必须对许多化学品具有耐腐蚀性。然而，在大多数情况下，接触是短暂和偶然的。通过在表面涂少量液体或将试验体快速浸入液体中来测定耐腐蚀性。然后，测试体通常保持在相应的工作温度。本文讨论的聚酰胺材料对汽车制造中常见的化学物质具有耐受性。只有当电池暴露在酸性物质中时，su

非极性底漆，如聚四氟乙烯或硅树脂，不能达到良好的附着力。在短期接触的情况下，该产品对燃料化学品具有抵抗性。在中期暴露的情况下，对柴油的耐受性也是令人满意的。但是，本产品不适用于长期接触酒精和油的应用条件。由于其良好的导热性，很难用这种聚酰胺热熔胶粘接金属材料。顾名思义，热熔胶在高温下使用。例如，将金属预热到80到100将有助于粘合效果。目前，R&D项目正在研究这些应用的解决方案。除了聚酰胺热熔材料，聚烯烃和聚氨酯热熔材料也可用于这些应用。我们将在适当时候提供关于这些方面的报告。四。模具通常由铝制成，因为它比钢模具便宜。而且注射成型工艺后，从铝模中脱模比钢模容易，因为这种聚酰胺材料对钢模的附着力更强。合理的模具设计对封装件的易脱模性和未来性能非常重要。在这方面，积累了很多经验。对脱模工艺周期影响很大，会影响生产效率。对于元器件的性能，比如防水性，很重要的一点就是注塑材料对电子元器件关键部位的封装效果。关键部位是指即使发生剧烈的温度变化，系统仍必须保持防水的地方。这样，在冷却阶段，聚酰胺注塑材料会收缩，收缩率约为8% ~ 10%。为了弥补这一点，在注射阶段之后，立即增加了保压阶段。在这个压力保持阶段之后，收缩率可以减少到大约1%，这可以通过外部轮廓反映出来。借助三维模拟程序，我们可以模拟注射成型过程，并在必要时进行优化。模拟的重点是创造一个具有限定条件的模拟环境来描述注射成型的几何过程。用于模拟计算的这种注射成型材料的临界参数包括热导率、热容、pVT性能和在不同剪切速率下的粘度。聚酰胺基注塑材料的导热系数通常为0.2 W/mK，与温度无关。仿真程序利用输入的几何数据计算注胶点的位置范围。计算的参数包括前沿曲线、填充压力和熔化温度。所得结果可以优化注胶点的具体位置。从而将可能的空隙和收缩限制在可控的范围内。此外，它还可以帮助合理设置设备参数，如注射温度，注射压力和保压压力。5.结论选择低压注射成型技术不仅可以大大提高生产效率，降低成品的不良率，而且有助于制造商整体建立成本优势。虽然我国在该工艺技术上的发展还处于初级阶段，但其未来的应用前景值得期待。