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灌封料對氫氧化鋁(ATH)的要求極為嚴格,其指標直接決定了終灌封產(chǎn)品的電絕緣性、導熱性、阻燃性、工藝性及長期可靠性。
以下是灌封料用氫氧化鋁的核心產(chǎn)品指標要求體系,分為 “基礎指標”、“電學指標”、“物理形態(tài)指標”和“工藝兼容性指標” 四大類。
一、基礎化學指標(純度是關鍵)
這是衡量ATH品質(zhì)的基石,直接影響到終灌封料的電氣性能和穩(wěn)定性。
指標項目 | 通用級要求 | 電子級/高性能要求 | 影響與說明 |
---|---|---|---|
Al(OH)? 主含量 | ≥ 99.0% | ≥ 99.5% | 純度越高,雜質(zhì)越少,性能越穩(wěn)定。 |
SiO? (二氧化硅) | ≤ 0.10% | ≤ 0.05% (甚至 ≤0.02%) | 高硅含量會劣化電絕緣性,增加介電損耗。 |
Fe?O? (三氧化二鐵) | ≤ 0.05% | ≤ 0.01% (甚至 ≤0.005%) | 極關鍵指標。鐵離子是載流子,嚴重降低體積電阻率,導致漏電流增加。 |
Na?O (氧化鈉) | ≤ 0.30% | ≤ 0.05% (甚至 ≤0.02%) | 極關鍵指標。鈉離子遷移導致電絕緣性急劇下降,并催化聚合物熱老化。 |
灼燒失重 (LOI) | 34.0% - 35.0% | 34.0% - 35.0% | 理論值為34.6%,用于驗證純度及計算阻燃時的添加量。 |
水分 | ≤ 0.5% | ≤ 0.3% | 水分過高會導致灌封過程中產(chǎn)生氣泡,影響絕緣和機械性能。 |
二、電學性能指標(高壓應用的核心)
對于電子灌封,特別是高壓器件(如IGBT、新能源汽車電機控制器),這些指標至關重要。
指標項目 | 要求 | 測試條件/說明 |
---|---|---|
體積電阻率 | ≥ 1013 Ω·cm | 超高純電子級產(chǎn)品可達 101? - 101? Ω·cm。衡量絕緣能力的核心指標。 |
介電常數(shù) | 越低越好(通常與樹脂本身相關,ATH的加入應不顯著增加)。 | |
介質(zhì)損耗因數(shù) | ≤ 0.002 | 越低越好,高雜質(zhì)含量會導致?lián)p耗角正切值增大,發(fā)熱增加。 |
三、物理形態(tài)指標(決定加工性與復合性能)
這些指標影響灌封料的粘度、流動性、沉降性和器件的致密性。
指標項目 | 要求 | 影響與說明 |
---|---|---|
粒徑及其分布 | D50: 1 - 30 μm | 關鍵的物理指標。需根據(jù)灌封縫隙、粘度要求選擇: ? 粗粒徑 (e.g., D50: 10-30μm):填充量高,粘度低,但易沉降,表面粗糙。 ? 細粒徑 (e.g., D50: 1-5μm):制品表面光滑,抗沉降性好,但會使粘度急劇增高。 ? 實踐:采用 “粒徑復配”(粗細顆粒按比例混合),實現(xiàn)高填充、低粘度、抗沉降的平衡。 |
比表面積 (BET) | 與粒徑對應 | 粒徑越細,比表面積越大,吸油值越高,導致樹脂用量增大,粘度升高。 |
白度 | ≥ 92% | 影響淺色或透明灌封膠的外觀。 |
莫氏硬度 | ~3.0 | 硬度較高,過量填充可能磨損設備(如泵、攪拌槳)。 |
四、表面性質(zhì)與工藝兼容性指標
為了克服ATH與有機樹脂相容性差的問題,表面改性是必不可少的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
指標項目 | 要求 | 影響與說明 |
---|---|---|
表面處理 | 必須經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理 | 核心工藝。常用硅烷型號: ? 氨基硅烷 (e.g., KH-550):適用于環(huán)氧樹脂體系。 ? 環(huán)氧基硅烷 (e.g., KH-560):通用性好。 ? 乙烯基硅烷 (e.g., A-171):適用于硅橡膠體系。 作用:提高ATH與樹脂的相容性,顯著降低體系粘度,增加填充量,提升浸潤性和復合材料的機械強度、防潮性。 |
活化度 | ≥ 99% | 衡量表面處理效果的關鍵指標。值越高,表明疏水性越好,與樹脂結(jié)合越緊密。 |
吸油值 | 越低越好 | 經(jīng)表面改性后,吸油值應顯著降低,意味著同樣粘度下可填充更多的ATH。 |
總結(jié)與選型建議
選擇灌封料用氫氧化鋁時,必須遵循以下邏輯:
確定應用場景:
通用電器/低壓灌封:可關注 基礎指標 和 粒徑,鈉、鐵含量要求可適當放寬。
高壓絕緣/汽車電子/高端導熱:必須選擇 “電子級” 或 “高純型” ATH,鐵、鈉含量是重要的門檻指標,同時要求高體積電阻率。
匹配工藝性能:
根據(jù)灌封工藝(真空灌封、常壓灌封)和器件縫隙大小,選擇合適粒徑及分布的產(chǎn)品。
必須選用經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理的型號,否則極易導致粘度高、沉降、分層等問題。
性能平衡:
在 阻燃性、導熱性、電絕緣性、工藝性(粘度)和成本 之間取得平衡。通常需要通過實驗驗證不同型號ATH與樹脂體系的匹配效果。
我公司電子灌封料用氫氧化鋁產(chǎn)品采用純水洗滌工藝,不使用化學試劑,從源頭杜絕下游產(chǎn)品的化學殘留風險,同時有效降低產(chǎn)品雜質(zhì)、PH值、電導等指標,顯著提升材料阻燃系數(shù)。