Elektronik ve Elektrik Endüstrilerinde Saksı ve Kapsülleme için Reçine

Düzenlenme Tarihi 07 Eylül 2021

Elektronik ve Elektrik Endüstrilerinde Saksı ve Kapsülleme için Reçine

Epoksi reçineler uzun yıllardır yaygın olarak kullanılmaktadır. Genellikle sert ve serttir ve kürleme sırasında düşük büzülme sergilerler. Mükemmel mekanik özellikler, iyi yüksek sıcaklık performansı ve çok çeşitli yüzeylere iyi yapışma ile karakterize edilirler ve çok çeşitli kimyasallarda mükemmel kimyasal direnç gösterirler. Çapraz bağlama veya kürleme işlemi genellikle, özellikle küçük hacimlerde reçinenin dahil olduğu yerlerde yavaş yavaş gerçekleşir. Hızlı kürleme sertleştiricileri kullanılabilir ancak bunlar kürleme sırasında çok fazla ısı üretir, bu da elektronik bileşenlere zarar verebilecek ve hem bileşenler hem de devre üzerinde yüksek mekanik gerilmelere neden olabilecek yüksek bir ekzoterm oluşturur.

Poliüretan reçineler sertleşmiş hallerinde elastomerik veya kauçuktur. Saksı devrelerinin ferritler veya kırılgan bacakları olanlar gibi hassas bileşenler içerdiği yerlerde tercih edilir. Üretan sistemleri ile kürleme hızını uyarlamak çok daha kolaydır ve bunların kullanım ömrü ve jel süresi müşteri ihtiyaçlarına göre ayarlanabilir, bu da daha hızlı işlem sürelerine ve daha az çalışmaya neden olur. Genellikle poliüretanlar, kürleme sırasında epoksilerden daha düşük ekzoterm gösterir. Üretilen ısı, hızlı kürleme sistemleri için bile genellikle bir sorun değildir. Geleneksel poliüretanlar, özellikle yüksek sıcaklıklarda su ile saldırıya maruz kalabilir. Polibütadien bazlı üretan kullanılabilir ancak bu su çok dayanıklıdır. Electrolube, kullanılan numaralandırma sisteminde iki tip poliüretan arasında ayrım yapar. UR 50** ve UR 51** malzemeler polibütadien kimyasına dayanır. UR 55 * * ve 56 * * malzemeler diğer polimer omurgalı üretanlarına dayanmaktadır. Poliüretanların çoğunluğu için Maksimum çalışma sıcaklığı 130°C ile sınırlıdır ancak son gelişmeler yeni nesil reçinelerin maksimum çalışma sıcaklığının 150°C'ye yükseltilmesine izin vermiştir. Poliüretan reçinelerin proses özelliklerinin ve nihai özelliklerinin müşteri ihtiyaçlarına göre değiştirilebilme kolaylığı, geniş bir elektronik ve elektrik kapsülleme yelpazesinde kullanılmasına yol açmıştır.

Silikon reçineler epoksilerden veya üretanlardan daha pahalı olma eğilimindedir, ancak yüksek ve / veya düşük sürekli çalışma sıcaklıklarının (-50 ila 200°C) söz konusu olduğu bir kullanım alanı bulur. Doğal yüksek esneklikleri nedeniyle, bu reçineler özellikle yüksek düzeyde termal şok veya yüksek termal döngü sıklığı olan uygulamalar için uygundur. Silikon reçinelerin kürlenmesi sırasında verilen ısı miktarı gerçekten çok düşüktür, bu da onları saksı sıcaklığına duyarlı bileşenlerde kullanım için özellikle uygun hale getirir. Silikonlar, en yaygın metaller ve plastikler de dahil olmak üzere çok çeşitli yüzeylere mükemmel yapışma özelliğine sahiptir. Genel olarak silikonlar yumuşaktır, bu da epoksi veya poliüretan reçineleri kadar esnek olmadıkları anlamına gelir.

Polyester sistemler saksı ve kapsülleme için kullanılır, ancak genel olarak oda sıcaklığında kürlendiğinde çok yüksek bir ekzoterm üretirler ve genellikle kürleme sırasında yüksek düzeyde büzülme meydana gelebilir. Bu, bileşen ve devre hasarına neden olabilir. Geleneksel olarak, bu reçineler kokusu ve uçuculuğu nedeniyle geçmişte sorunlara neden olan reaktif bir monomer olarak stiren içermişti ancak yeni nesil reçineler stireni bunlarla ilişkili tehlikeleri azaltan diğer reaktif monomerlerle değiştirmiştir.

Electrolube, saksı, kapsülleme ve diğer uygulamalar için kapsamlı bir epoksi, poliüretan ve silikon reçine yelpazesi sunar. Bunların büyük çoğunluğu, reçinenin kullanımdan önce belirli bir oranda sertleştirici ile karıştırılması gereken iki parçalı sistemdir. İki parçalı reçine sistemleri toplu, kitleri veya reçine paketleri gibi müşteri ihtiyaçlarına uygun farklı boyutlarda bir dizi mevcuttur. Kitler, doğru oranda kaplara önceden tartılmış reçine ve sertleştiriciye sahiptir, böylece kullanıcı tarafından tartılma zorunluluğundan kaçınılır.

Reçine paketinin avantajı, küçük miktarların mevcut olması, paketin çıkarılabilir bir conta ve klips ile iki bölmeye bölünmüş bir plastik torbadan oluşmasıdır. Reçine ve sertleştirici doğru orandadır ve ayrıca conta çıkarıldıktan sonra, her iki parça da hava girmeden torbaya iyice karıştırılabilir. Torba daha sonra ilgili üniteyi kaplamak için bir dağıtıcı olarak kullanılabilir. Electrolube, ısıl işlem görmüş ve küçük kapsüller için kullanılabilen sınırlı sayıda tek parçalı epoksiler sunar. Tek parça nem kürleme poliüretan ve silikon reçineler mevcuttur ancak tam kürleme elde etmek için nem penetrasyonu saksı veya kapsülleme ile ilgili bir sorundur. UV ile kürlenebilen tek parça reçineleri formüle etmek mümkündür fakat bu teknoloji, kalın bölümleri bileşenlerle ve karmaşık geometrilerle kürlerken gölge sorunları ve derinlikte kürlenme derecesi nedeniyle saksı reçinelerinin formülasyonu için uygun değildir.

Kullanılan reçine sistemlerinin çoğu, formülatörün becerisini kullanarak müşterilerin ihtiyaçlarına göre ayarlanmış proses özelliklerine ve nihai özelliklere sahip karmaşık ürünlerdir. Epoksi reçineler genellikle baz epoksi, tipik olarak bisfenol A ve reçineyi daha ince, daha kolay işlenebilen seyrelticiler veya viskozite düşürücüler içerir. Seyrelticiler reaktif olabilir, çapraz bağlama işlemine katılabilir veya reaktif olmayan, kimyasal olarak inert olabilir.

Reaktif seyrelticiler, molekül başına bir (tek işlevli) veya iki (iki işlevli) epoksi grubu içerebilir. Birincisi viskozitede daha iyi bir azalma sağlar, ancak mekanik özellikler üzerinde ikincisinden daha büyük bir etkiye sahiptir. Reaktif olmayan seyrelticiler genellikle kürlenmiş ürüne daha iyi bir esneklik sağlar ancak özellikle yüksek sıcaklıklarda yapışmanın azalmasına neden olabilir. Electrolube'un ER 1448'i, her iki tip seyrelticinin tescilli bir karışımı kullanılarak formüle edilmiş çok düşük viskoziteli bir epoksi reçinesinin bir örneğidir. Sıkışan havayı çıkarmak için tahliye edilmesine gerek kalmadan küçük karmaşık devrelerden hızlı ve verimli hava yer değiştirmesi sağlar. Reaktif olmayan seyrelticiler, arıza araştırması veya onarımı için devreden kolayca çıkarılabilen yumuşak saksı bileşikleri vermek için poliüretanlarda çok yüksek seviyelerde kullanılabilir. UR5048, böyle bir reçinenin popüler bir örneğidir ve 5044, UL 94 V-0 Underwriters Laboratories tarafından onaylanan alev geciktirici bir versiyonudur.

Epoksi reçine ile kullanılan sertleştirici, nihai özelliklere çok önemli bir katkı sağlar ve ayrıca sertleştirici seçimi, kürlenme hızını ve potansiyel ekzotermi değiştirmenin ana yoludur. Kullanılan en eski sertleştiriciler, birincil alifatik aminler adı verilen oldukça agresif bir kimyasal sınıfıydı. Bunlar hızlı bir tedavi sağlar ancak sonuç olarak yüksek bir ekzoterm verir. Cilde aşındırıcıdırlar ve dikkatli bir şekilde ele alınmazsa dermatit ve astıma neden olabilirler. Bununla ilgili olarak, aromatik aminler, kürlenmiş üründe daha iyi termal ve mekanik özelliklere neden olurlar fakat daha az hassas olmalarına rağmen kanserojen ve mutajenik özelliklere sahip oldukları bulunmuştur. Bu da bunların aşamalı olarak ortadan kaldırılmasına neden olmuştur. Amin sertleştiriciler genellikle poliamidler gibi farklı malzemelerin karmaşık karışımları olarak tedarik edilir ve kendi başlarına uzman formüle etme becerilerini içerir. Organik asit anhidritler, çok yüksek sürekli çalışma sıcaklıklarına ve mükemmel kimyasal dirence sahip düşük viskoziteli epoksiler verir ancak yüksek sıcaklıklarda kürlenmesi gerekir.

Poliüretan reçineler genellikle genellikle polioller olarak adlandırılan hidroksil sonlandırılmış polimerlerin kullanımına dayanır. Genel olarak, polibütadien veya polieter omurgalarına dayanan polioller daha iyi su direnci gösterir ancak polyester bazlı polioller daha iyi yapışma gösterir. Reçinenin ikinci bileşeni bir izosiyanattır, genellikle difenil metan diizosiyanattır (MDI) fakat bu belirgin bir sarı/kahverengi renge sahip olduğundan optik olarak berrak reçineler için alifatik izosiyanatlar kullanılır. Bunlardan son birkaç yılda 1,6-heksametilen diizosiyanatın (HDI) trimeri, düşük tehlike sınıflandırması nedeniyle daha yaygın hale gelmiştir. Reçinenin her iki parçasını da nemden korumak önemlidir. Reçine bileşeni ıslanırsa, su izosiyanat ile reaksiyona girecek ve kürlenmiş ürün boyunca karbondioksit gazı kabarcıkları üretecektir. İzosiyanat ıslanırsa, malzemenin içinde (üre), kutuyu basınçlandırabilecek karbondioksit gazı ile birlikte katı bir çökelti üretilecektir. Islak reçine veya sertleştiricinin olağan nedeni, kapların tekrar açılması ve kapatılmasıdır. Kap her açıldığında nemli hava sıvının üzerindeki hava boşluğuna girer ve su malzemeye emilir. Kaplar mümkün olduğunca çabuk açılmalı ve kapatılmalıdır. Kutuyu kapatmadan önce kuru azotla yıkamak sorunları önlemeye yardımcı olacaktır. Bu mümkün değilse, tek çözüm; eğer mevcutsa, malzemeyi daha küçük kap boyutlarında satın almak olabilir. Poliüretanları karıştırma ve dağıtma makinelerinde kullanırken, kurutucu tuzakları tanklara takarak veya tankları sürekli olarak kuru azot ile yıkayarak her iki bileşeni de nemden korumak gerekecektir. İzosiyanat, formülasyonun tehlikeli bir parçasıdır. Atmosferdeki seviyeleri ve dolayısıyla akciğerler üzerindeki hassaslaştırıcı etkiyi artıracağı için ısıtılmamalı veya püskürtülmemelidir. Sertleştirici içeren MDI'nin depolama sıcaklığı uzun bir süre (>24 saat) 18°C'nin altına düşerse, sertleştirici kristalleşmeye başlayabilir ve kabın dibinde beyaz bir tortu oluşur. Normalde bu, malzemeyi birkaç saat boyunca 40°C'ye ısıtarak çözeltiye geri çözülebilir ve malzeme tüm kristaller çözüldükten sonra kullanıma uygundur. Kristaller çözülmezse, sertleştiricinin zamanla ıslanması muhtemeldir. Poliol (bir diol) üzerinde iki hidroksil grubu varsa, yumuşak kürlenmiş bir ürün elde edilir, sertlik bir triol (üç hidroksil grubu) veya tetraol (dört hidroksil grubu) eklenerek arttırılabilir. Bu reçine kürlendiğinde daha çapraz bağlı bir yapıya yol açar. Poliolün moleküler ağırlığı, kürlenmiş reçinenin esnekliğini de etkileyecektir. Polimer omurganın tipi, reçinenin kimyasal direncinin yanı sıra tokluğu ve viskozitesi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Şu anda, genel çevresel etkileri azaltılmış reçinelerin geliştirilmesine izin veren artan sayıda biyo kaynaklı ve sürdürülebilir poliol olduğu unutulmamalıdır.

Üretan sistemlerinde kürlenme hızı, reçine bileşenine artan miktarda katalizör eklenerek çok kolay bir şekilde ayarlanır. Bu katalizörler genellikle iki kategoriye ayrılır: aminler ve geçiş metali kompleksleri. Her katalizörün bir reçine sistemi içinde kendi sertleşme özellikleri vardır. Ne yazık ki mevzuatın, özellikle RoHS, REACH ve GHS'NİN değişen doğası, bazı kimyasalların kullanımda kısıtlandığı belirli kullanımlar için yasaklandığı veya piyasadan çıkarıldığı anlamına geliyordu. Bu, kimyagerlerin mevcut özellikleri korumak için mevcut ürünleri yeniden formüle etmek ve pazarın değişen ihtiyaçlarını karşılamak için yeni ürünler geliştirmek için çok çalışmak zorunda oldukları anlamına geliyordu. Silikon reçineler, gerekli işlevselliği sağlamak için farklı terminal gruplarına sahip çeşitli moleküler ağırlıktaki silikon polimerlere dayanır. Poliüretanlarda olduğu gibi, reçinenin sertliği, kürlenmiş reçinenin çapraz bağlantı yoğunluğunu arttırmak için dallanmış polimerler kullanılarak ayarlanabilir. Silikonlar, kürleme işlemini başlatmak için bir dizi farklı katalizör kullanır. Çoğu durumda bunlar, eser miktarda başka malzemelerle kolayca zehirlenebilen platin komplekslerine dayanır. Aminler, bu katalizörlerin aktivitesini azaltmada özellikle etkilidir. Epoksileri ve silikonları aynı fırında tedavi etmeniz önerilmez. Ayrıca, Terminal gruplarının türüne (vinil veya hidroksil) bağlı olarak, kürleme reaksiyonu ve nemin gerekli olup olmadığı belirlenecektir. Epoksilerin, poliesterlerin ve poliüretanların aksine, silikonlar genellikle maruz kalan yüzeyden reçinenin gövdesinden aşağı doğru kürlenir. Bu, silikonun hızlı bir cilt süresine sahip olacağı anlamına gelir (bazen yapışma süresi olarak adlandırılır),ancak daha sonra kürleme reaksiyonu reçinenin gövdesi boyunca ilerler. Bu da reçinenin derinliğinin kürlenme süresini belirleyeceği anlamına gelir. Katı dolgu maddeleri birçok reçine sisteminin çok önemli bir bileşenidir. Toz kireçtaşı gibi maliyeti düşürmek için eklenebilirler. Doldurulmuş sistemler doldurulmamış olanlardan daha yüksek bir yoğunluğa sahip olduğundan, maliyet tasarrufu genellikle kg başına maliyetle önerilenden biraz daha azdır. Bu, bir ünitenin doldurmak için 3 gram yoğunluk 1 reçinesi gerektirebilirken, 4.5 gram yoğunluk 1.5 reçinesi gerektireceği anlamına gelir. Her durumda hacim 3 ml'dir. Rakip reçinelerin maliyet karşılaştırmaları her zaman kg başına değil, litre başına yapılmalıdır. Katı dolgu maddelerinin varlığı genellikle daha sert kürlenmiş bir ürüne yol açacaktır. Alev geciktirici olarak hareket etmek için dolgu maddeleri eklenebilir. Alümina trihidrat bu amaç için yaygın olarak kullanılır: bu düşük duman emisyonu ve düşük düzeyde toksik duman ile sonuçlanma avantajına sahiptir. ER 2188 ve 2195, alümina trihidrat dolgulu alev geciktirici epoksilerin popüler örnekleridir.Her ikisi de UL 94 V-0'a tamamen onaylanmıştır. UR 5097, 5604 ve 5608, UL 94 V-0'a da onaylanmış alev geciktiriciliği elde etmek için aynı mekanizmayı kullanan alev geciktirici poliüretanların örnekleridir. Dezavantajı, nispeten yüksek viskoziteli formüle edilmiş bir reçine ile sonuçlanan yüksek alümina trihidrat yüklerinin gerekli olmasıdır. Geleneksel olarak halojenli bileşikler alev geciktirici olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte, bunların kullanımı sorunlu hale gelen daha yüksek bir duman ve toksik duman seviyesine yol açmaktadır. Fosfor bazlı dolgu maddeleri ve katkı maddeleri, daha düşük duman seviyeleri ve daha az tehlikeli duman yayan yeni nesil alev geciktirici reçineler üretmek için kullanılmıştır. ER2218 ve 2221, bu tip düşük viskoziteli alev geciktirici epoksi örneğidir. Tamamen farklı kimyasal tipte yeni nesil alev geciktiriciler artık mevcut hale geliyor ve geliştirilen yeni nesil reçinelere tanıtılıyor.