中空玻璃球，於電子膠的應用說明~

 

公隆化學提供各種規格的中空玻璃球材料，有效提升產品的附加價值。

 

時代的發展對材料提出了更高的要求，例如:鞋子更輕，車子更省油，塑料製品更環保，加工性能更優越，製品品質更好等等……這些是材料創新的源動力跟驅動力。中空玻璃球作為新型功能性填料，逐漸走到材料界的聚光燈下，為更多創新帶來無限可能。

 

 

一、電子灌封膠的分類及應用範圍

 

電子灌封膠用於電子元器件的粘接，密封，灌封和塗覆保護。其未固化前具有極佳的流動性，固化後可以起到防水防潮、防塵、絕緣、導熱、保密、防腐蝕、耐溫、防震等作用。 電子灌封膠種類非常多，從材質類型來分，目前常見的主要為3種，即有機矽灌封膠、環氧灌封膠、聚氨酯灌封膠，而這三種材質灌封膠又可細分幾百種不同的產品。

 

1.有機灌封膠

 

有機矽灌封膠是採用矽橡膠作為主體材料的電子灌封膠，包括單組分有機矽灌封膠和雙組分有機矽灌封膠。 主要應用範圍：適合灌封各種在惡劣環境下工作以及高端精密/敏感電子器件。如LED、顯示幕、光伏材料、二極體、半導體器件、汽車安定器HIV、車載電腦ECU等，主要起絕緣、防潮、防塵、減震作用。

 

 

2.環氧灌封膠

 

環氧灌封膠一般由雙酚A環氧樹脂，固化劑（胺類或酸酐），補強助劑和填料等組成。一般用於LED、變壓器、調節器、工業電子、繼電器、控制器、電源模組等非精密電子器件的灌封。

 

 

3.聚氨酯灌封膠

 

 聚氨酯灌封膠，又稱PU灌封膠，主要成分是二異氰酸酯和聚醚多元醇在催化劑存在的情況下交聯固化，硬度可調節。主要應用範圍：一般應用于發熱量不高的電子元器件的灌封。變壓器、抗流圈、轉換器、電容器、線圈、電感器、變阻器、線形發動機、固定轉子、電路板、LED、泵等。

 

 

 

二、中空玻璃球在電子灌封膠的應用情況

 

HGS(中空玻璃球，下同)廣泛應用於電子灌封膠中，在電子灌封膠中起到以下作用：

 

1）輕量化：HGS是中空球體，真密度為（0.12～0.70g/cm³），作為一種輕質填料，加入電子灌封膠中，可以大幅度地降低其密度。

 

2）降低導熱：HGS內部是稀薄的氣體，導熱係數在0.038～0.060（W/m.K)之間，加入電子灌封膠中，可以有效地降低其導熱係數，提高其隔熱、隔音的作用。

 

3）低介電：HGS內部為稀薄的氣體，介電常數為1.2~1.8，加入電子灌封膠中，有效降低電子灌封膠的介電常數，有利於提高智慧終端機的信號傳送速率、降低信號延遲、減少信號損失。

 

4）耐溫性：HGS是高溫（＞1500℃）成型的硼矽酸鹽玻璃，具有較高的化學性質穩定，作為填料不會與基材或其他物質發生反應。可以提升電子灌封膠的耐候性，提高防腐效果。

 

5）高流動性：HGS球體結構類似滾珠軸承，在電子灌封膠中起到潤滑的作用，防止形狀不規則的其他填料相互摩擦影響流動性，從而降低了電子灌封膠黏度，增加了流動性。

 

 

三、中空玻璃球在電子灌封膠中應用時的注意事項。

 

中空玻璃球應用於電子灌封膠中，如果使用不當會出現一系列的問題，針對此類問題，具體解決方案如下：

 

1.有機矽灌封膠

 

        這裡主要討論的是加成型有機矽灌封膠。加成型有機矽灌封膠的固化原理：一般以端乙烯基矽油或高乙烯基矽油為基礎聚合物，含氫矽油為交聯劑，在鉑金催化劑的作用下，在室溫或加熱條件下進行反應，在反應過程中沒有小分子產生。中空玻璃球應用於加成型有機矽灌封膠需要注意以下兩點：

 

1）加成型有機矽灌封膠不固化

 

加成型有機矽灌封膠不固化，是由於鉑金催化劑與某種化合物之間發生相互作用，使鉑金催化劑喪失氫化能力，從而導致不固化，這就是我們一般說的“鉑中毒”。使“鉑中毒”的物質包括，含N、P、S等有機化合物，Sn、Pb、Hg、Bi、As等重金屬離子化合物，含有乙烯基等多重聚合物的有機化合物等。

 

 

中空玻璃球是經過高溫煆燒後成型的中空硼矽酸鹽玻璃，表面PH值9-10，表面會吸附一些金屬元素和金屬氧化物。不經過處理的中空球應用於加成型有機矽灌封膠，其表面吸附的金屬元素和金屬氧化物會引起“鉑中毒”。所以，如果加成型有機矽灌封膠添加中空玻璃球後出現不固化的情況，則應該考慮中空玻璃球是否進行過酸洗除鐵。中空玻璃球需要進行酸洗除鐵表面改性後才能應用於加成型有機矽灌封膠。

 

2）加成型有機矽灌封膠阻燃性能變差

 

中空玻璃球為無機金屬氧化物，熔點大於1450度，高溫下不分解，不易變形，作為聚合物填充材料，可提高聚合物的阻燃特性。

 

加成型有機矽灌封膠中加入中空玻璃球會出現阻燃性能變差的假像。這是因為，膠黏劑廠家在進行配方設計時，習慣採用重量比來計量中空玻璃球。中空玻璃球的真密度（0.12～0.70g/cm³）極低，若是採用同重量比的中空玻璃球替代碳酸鈣等填料，中空玻璃球在加成型有機矽灌封膠中所占的體積分數將會很大，造成加成型有機矽灌封膠中阻燃劑的體積分數占比很低，所以，在加成型有機矽灌封膠中，需要注意中空玻璃球所占的體積比，不能超過原配方體系中填料的體積比。

 

2.聚氨酯灌封膠

 

聚氨酯灌封膠的固化原理：A組分為聚酯、聚醚和聚雙烯烴等低聚物的多元醇，B組分為二異氰酸酯，以二元醇或二元胺為擴鏈劑，經過逐步聚合而成。

 

 

中空玻璃球應用於聚氨酯灌封膠需要注意以下兩點：

 

1）聚氨酯灌封膠B組分粘度變大

 

異氰酸酯容易與包含有活潑氫原子的化合物∶胺、水、 醇、酸、鹼發生反應。中空玻璃球表面PH值9-10，表面的鹼性物質與異氰酸酯發生反應，造成聚氨酯灌封膠B組分粘度變大。所以，如果出現此類情況，須考慮所添加球是否進行了酸洗改性。中空玻璃球需要進行酸洗表面改性後才能應用於聚氨酯灌封膠B組分。

 

2）聚氨酯灌封膠固化後表面起泡

 

異氰酸酯與羥基反應：RNCO + R′OH → RNHCOOR′，這個反應是加成反應，沒有小分子物質釋放，不會造成聚氨酯灌封膠固化後表面起泡。

 

異氰酸酯與水的反應：2RNCO + H₂O → RNHCONHR + CO₂↑，這個反應是縮合反應，固化過程中有二氧化碳氣體釋放，釋放的二氧化碳氣體造成聚氨酯灌封膠固化後表面起泡。如果聚氨酯灌封膠添加過中空玻璃球固化後出現表面起泡的情況，則應考慮中空玻璃球或其他原料的水分含量問題，水分含量在5ppm以下方可避免該問題的出現。

 

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