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等离子体处理技术赋能电子产品灌封工艺的实践探索
发布日期: 2022-11-20
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电子产品常面临高电压与复杂电场带来的绝缘挑战,传统电装工艺难以破解“打火”隐患,而灌封技术凭借液态材料固化成高分子绝缘介质的特性,成为解决这一问题的核心防护方案。灌封工艺通过机械或手工方式,将液态灌封材料注入搭载电子元件与线路的产品腔体或模具内,待其固化形成高性能高分子绝缘材料。该工艺以固体介质替代空气填充元器件间隙,既能加固结构,又能显著提升产品抗电强度。

在电子产品制造中,聚酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、尼龙等低表面能材料应用广泛。这类材料表面呈纳米级光滑状态,亲水性匮乏且化学惰性强,导致与灌封树脂的浸润性和粘接性极差,结合强度不足。在温度循环、热真空等严苛工况下,极易出现层间剥离、脱粘等缺陷,直接威胁产品安全。因此,灌封前对这类材料进行表面改性处理,提升其与灌封材料的结合性能,成为保障产品质量的关键环节。

一、等离子体处理技术:核心原理与技术优势

等离子体作为区别于固态、液态、气态的物质第四态,由部分电离的气体构成,包含电子、离子、自由基及各类活性基团。等离子体处理技术,正是借助这些高活性粒子,在低温环境下与材料表面发生物理及化学反应,从而实现对材料表面的清洗、活化与刻蚀。

该技术的典型工作流程为:在真空腔体内通入氧气、氩气、氮氢混合气等工艺气体,利用射频(RF)或微波能量将其电离,进而形成等离子体。这些活性粒子作用于材料表面时,会通过多重机制实现表面改性:

  • 物理轰击:氩离子这类高能粒子如同 “微观沙暴”,可击碎有机污染物的分子链并促使其挥发。

  • 化学作用:氧自由基等活性基团会与污染物发生氧化反应,生成二氧化碳、水蒸气等易挥发物质,随后被真空系统抽离。

  • 表面活化:在清除表面污染物的同时,等离子体能够在材料表面引入羟基(-OH)、羧基(-COOH)等极性基团,大幅提升材料表面能与亲水性。

相较于传统表面处理方法,等离子体处理技术展现出诸多颠覆性优势:

  • 超净处理能力:可清除纳米级别的污染物,实现分子级别的表面洁净度。

  • 精准可控改性:仅作用于材料表面数个纳米的深度,不会对材料本体性能造成损伤。

  • 环保安全属性:全程采用干法处理模式,无需使用有毒化学溶剂,反应副产物均为无害气体。

  • 高效稳定特性:工艺参数可精准调控,确保材料表面处理效果均匀一致。


二、等离子体处理技术在灌封工艺中的应用价值

在灌封工序前引入等离子体处理环节,能够从根源上解决低表面能材料与灌封树脂的界面粘接难题,为电子产品灌封质量筑牢保障。

1. 强化灌封胶附着力

经过等离子体处理的 PCB 板、塑料外壳等基材,表面能得到显著提升,表面特性由疏水转变为亲水。当液态灌封胶流经基材表面时,可快速均匀地铺展,还能渗透至元器件的细微缝隙之中。待灌封胶固化后,会与基材形成稳固的机械互锁结构与化学键合,有效杜绝界面分层、空洞等缺陷的产生。

2. 提升产品可靠性能

稳固的界面粘接效果,能够赋予产品更优的密封性、更高的绝缘强度以及更出色的热传导能力。这对于汽车电子、航空航天设备、户外通信基站等长期在潮湿、振动、高低温循环等恶劣环境下工作的电子产品而言至关重要,可显著降低产品早期失效风险,有效延长使用寿命。

3. 优化整体生产工艺

等离子体处理为后续灌封工序提供了稳定且可重复的高质量界面基础,降低了生产过程对灌封胶流动性的过度依赖。同时,因粘接不良导致的产品返修率与报废率大幅下降,助力企业提升整体生产良率与加工效率。

可以说,等离子体处理技术凭借其独特的技术优势,正在成为推动电子产品灌封工艺升级、保障产品性能稳定的核心支撑技术。




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