
电子胶粘剂是一个广泛的称呼,也叫电子电器胶粘剂,用于电子电器元器件的粘接,密封,灌封,涂覆,结构粘接,共行覆膜和SMT贴片。主要胶类为:环氧胶、有机硅胶、热熔胶,干胶,UV胶等。
环氧胶又称为环氧树脂、环氧树脂胶,因价格相对于其它同类产品低廉所以应用形式多种多样,环氧胶形态为透明液体,需以AB混合调配的方式才可使其固化,固化后的产物具有耐水、耐化学腐蚀、晶莹剔透等特点。在电子工业中的应用最为广泛,因为它通用性强、粘接性优、适应性宽、使用方便、电性能好、又耐老化。
有机硅胶粘剂是一种半透明膏体状室温固化粘接胶,是自然固化而成的高性能弹性体。具有卓越的抗冷热、耐老化和电绝缘性能,对大多数金属和非金属材料具有良好的粘接性。
RTV ,室温硫化硅橡胶的缩写,是一种液体有机硅橡胶,广泛应用于电子、电气、汽车及一般工业领域的粘接、固定、密封、灌封、导热和涂敷等。
有机硅胶粘剂应用范围非常广泛。它不仅可以作为航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料使用,而且也可用于国民经济各部门,其应用范围已扩到:建筑、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等行业。
热熔胶是一种可塑性的粘合剂,在一定温度范围内其物理状态随温度改变而改变,而化学特性不变,其无毒无味,属环保型化学产品。主要用于粘接皮革、玻璃、金属、木材、箱包塑料、医疗、纺织品等。在要求快速装配、强度较低和工作温度不高的条件下,可用热熔胶。
丙烯酸酯胶粘剂,用聚丙烯酸酯为单组分或主要组分的胶粘剂。有热塑性和热固性两种。选用丙烯酸酯胶粘剂主要是考虑它们有优异的电性能、稳定性、良好的耐老化性和透明性,且能快速固化,丙烯酸酯胶黏剂可用于金属、塑料、掺胶、木材、纸张等材料的粘接,粘接性能优良。
UV胶又称无影胶、光敏胶、紫外光固化胶,是一种必须通过紫外线光照射才能固化的一类胶粘剂,它可以作为粘接剂使用,也可作为油漆、涂料、油墨等的胶料使用。主要针对工艺品行业塑料的自粘和互粘,塑料与塑料、塑料与玻璃、塑料与金属等材料的粘接。
胶粘剂在电子工业上的应用,除了做机械固定之外,还要求导热、导电、绝缘,并适应抗冲击装配、密封和保护基材等要求。随着智能手机在世界各地的普及,带有超薄触摸屏和智能化系统的产品受到消费者追捧。外壳固定技术从最初的螺钉固定到凹槽固定,再到当前的胶粘剂连接技术不断发展。智能手机的发展也在不断追求更轻、更薄、更美的产品设计。随着电子产品的不断发展,对粘接材料和工艺的要求也随之升高。
随着新能源汽车需求不断增长,推动了汽车电子化和智能化的升级,更完善更全面的电子辅助系统被广泛的应用在新能源汽车上,电子器件的散热和稳定性要求也随之提高。
新能源车的用胶问题也再次被聚焦。汽车用胶如何助力新能源车的推广,为新能源车的可靠性、安全性能保驾护航?在不同的汽车使用环境与不同的汽车结构设计中,功能性胶又该如何应对?尤其是新能源车的电机电控系统,对胶粘剂的需求不再只停留在粘接,对其导热性能更是提出了新的高要求!
导热胶是一种含有导热填充剂的胶粘材料。使用导热胶填充接触面间缝隙传递热量,可以提高两种物体间的热传递效率。在新能源电池和电子设备生产制造时,对导热胶的使用越来越广泛。导热胶能够很好地填充接触面间缝隙传递热量,改善两种物体间的热传递。如将导热胶涂覆于电路板和散热器之间,将空气挤出接触面,完成发热部位与散热部位间的热传递,使接触面真正达到面与面之间的导热,从而有效避免产品性能下滑和故障出现。
导热胶按照其成分组成通常是基于有机硅、环氧或聚氨酯系列的单组份或双组份材料。内含的添加剂或填充剂可以特定地改变导热胶的性质,使其适应特定的应用。
导热导电胶需求大幅提升,关注有机硅/聚氨酷体系及气凝胶应用进展。按应用体系和化学体系分类,我们对动力电池胶粘剂进行梳理:
▶ 按照应用分类划分,胶粘剂可分为结构胶、灌封&案封胶、功能胶。结构胶起粘接电池中结构胶粘作用,具有高粘接强度的特点:灌封&密封胶有效密封电池体系,防止外界杂质影响动力电池工作环境:功能胶根据需求,拥有导热、导电等多种性能,有助于电池提升热管理性能。随着电池结构进步,我们预计电池密封、灌封需求将缓步下降,而各类功能性胶需求将持续提升。
▶ 按照化学体系划分,胶粘剂主要分为聚氨酷、有机硅、环氧树脂和丙烯酸。发展初期,动力电池多用环氧树脂与丙烯酸,但其低弹性不满足动力电池“呼吸作用”需求,我们预计后期高弹性和粘接强度的聚氨酷和有机硅体系将占据主导,而气凝胶由于独有隔热特性与工作温度,主要用于电芯之间的隔热。
自主品牌占据主导带动相关产品国产替代加速,持续关注相关企业导入进度。相比于传统车企,新能源汽车主要以自主品牌为主导,预计将带动相关材料加速导入。
推荐导热结构材料布局领先的企业: 硅宝科技(粘结材料)、泛亚微透(气凝胶)回天新材(粘结材料)、斯迪克(功能性胶带等) :建议关注:汇得科技(聚氨酷材料)、宏柏新材(气凝胶》、晨光新材(气凝胶)、祥源新材(粘结材料) 、联瑞新材(硅微粉、氧化铝微粉) 、德邦科技(粘结材料)。
单/双组份环氧导热胶,具有结构功能胶的特性,导热效果好,粘接性好,对铝、铜、不锈钢等多种材料都具有较好的粘接性,耐热性能好。
应用于散热模组、交通工具、电工电气、新型能源、家用电器如空调和热水器、工控计算机、锂电池等领域。
环氧导热胶因其强大的粘接性能和硬度,常被作用灌封胶,对器件起到了很好的固定和散热作用。
中性单组份室温湿气固化硅橡胶,具有良好电绝缘和抗电弧性能,可在-60℃~200℃温度范围内长期使用,贮存稳定。可粘接常见的金属和非金属材料,应用于多种金属之间、金属和非金属材料之间的设备发热/受热部件粘合、密封。
单/双组份的间隙填充导热材料,随结构形状成型,具备优异的结构适用性和结构件表面贴服特性,缝隙填充充分。具有良好的绝缘耐压特性和温度稳定性,安全、可靠。常用的导热凝胶有:parker GEL30,wacker 9749TC。
正因为导热凝胶的这些优势,正成为电控产品中需散热器件最常使用的导热材料。主要有如下几种应用场景:
注意,上述提到的应用场景,均是在无电气属性或低压状态下的使用,高压情况下严禁使用,主要是如下原因:
▶ 凝胶粘度较大,在涂胶过程中,很难通过工艺进行脱泡,即使可行,也还是会存在上述第2点的情况存在。
灌封胶,用于电子元器件的粘接,密封,灌封和涂覆保护。灌封胶在未固化前属于液体状,具有流动性,胶液黏度根据产品的材质、性能、生产工艺的不同而有所区别。灌封胶完全固化后才能实现它的使用价值,固化后可以起到防水防潮、防尘、绝缘、导热、保密、防腐蚀、耐温、防震的作用。电子灌封胶种类非常多,从材质类型来分,使用最多最常见的主要为3种,即环氧树脂灌封胶、有机硅树脂灌封胶、聚氨酯灌封胶,而这三种材质灌封胶又可细分几百种不同的产品。
灌封胶作为一种较为特殊的导热胶,其分类和导热胶基本一致,但其应用场景较为特殊,常见的使用场景如下:
变压器由于绕线之间间隙很小,且通常内外有3层,甚至更多,一般的导热胶因其特性,无法进入绕线间的间隙。
为了保护PCB上的电子元器件,特别是高振动量级的器件,一般采用灌封方式。
另外,灌封胶由于粘度比较小,因此在使用前可以对其进行真空脱泡处理,确保胶体内部无空气存在,同时又因其流动性较好,因此在保证胶体厚度的情况下,可以用于高压区域使用。
胶粘剂(涂料、油墨)附着力的机理人们并未完全了解,但形成了一些假设理论,并用以分析附着过程和影响附着力的因素。
当两种物体被放在一起达到紧密的界面分子接触,以至生成新的界面层时就生成了附着力。
当胶粘剂涂布于基材上,在干燥和固化的过程中附着力就生成了。这些力的大小取决于基材表面和胶粘剂的性质。
广义上讲附着力可分为二类:主价力和次价力。化学键即为主价力,具有比次价力高得多的附着力。次价力基于以氢键为代表的弱得多的物理作用力。这些作用力在具有极性基团(如羧基)的基材上更常见,而在非极性表面如聚乙烯上则较少。
在亚微观状态下观察,基材表面是粗糙的,充满孔洞、凹陷。具有良好流动性能的液态胶粘剂流入并填满这些孔洞、凹陷,干燥固化后形成钩锚、榫接、铆合等机械连接力。基材的粗糙程度高、表面积大,附着力就大。只有当胶粘剂完全渗透到粗糙表面的不规则界面处,才对附着力有利。
只要涂膜稍具流动性,就很少会产生不可释放应力。但随着涂膜粘度、刚性的增加和对基材附着力的形成,就会产生大量的应力。胶粘剂在基材的凹凸处的厚度显然不同,这种不同导致物理性质不同。不均一的涂层会产生很大的内部应力,甚至会导致膜层的破裂。
在界面间产生化学键,互相反应的化学基团牢牢结合在基材和胶粘剂上。这类连结最强且耐久性最好。
含反应性基团如羟基和羧基的胶粘剂倾向于和含有类似基团的基材有更强的附着力。光谱分析法可证实这一点。
胶粘剂和基材表面都带有残余电子而形成带电双电层,这些电子的相互作用也能提高附着力。
静电力主要来源于色散力和由永久偶极子引起的相互作用力(一个分子的正电区和另一个分子的负电区)。诱导偶极子之间的吸引力称为色散力或伦敦力,是范德华力(分子间力)的一种。
当胶粘剂分子与基材分子之间的间距超过0.5纳米(5埃)时,这些力的作用明显降低。所以保证一定压力用压辊使胶粘剂与基材紧密接触是非常重要的。
当胶粘剂与基材接触时,大分子的某些短链会向界面另一边进行不同程度的扩散。即链段穿过界面后相互扩散形成交错网状结构。
由于长链性质不同及扩散系数较低,非相似聚合物通常不相容。完整的大分子穿过界面互相扩散是不可能的。实验表明,局部链段扩散很容易发生,并在界面产生10-1000埃的扩散界面层。
当不相似的两种材料密切接触时,在空气中的两个自由表面消失,形成新的界面。界面相互作用的性质决定了涂料和底材之间成键的强度,这种相互作用的程度基本由一相被另一相的润湿性决定,使用液体涂料时,液相的流动性也有很大帮助,因此润湿可被看作涂料和底材的密切接触。为了保持涂层与底材的附着力,除了保证初步的润湿外,在涂膜形成后的完全润湿和固化后仍保持键合情况不变是很重要的。
(d)、粘结料在干燥时也有交联能力。因此涂料对底材的润湿是形成附着键的关键。
附着力形成机理的前提是液体涂料在固体基材上产生有效润湿。涂料在液态时的表面张力以及基材和固态涂膜的表面能是影响界面连接强度和附着力形成的重要参数。
液体的表面张力数值低于固体的表面张力(表面自由能)数值时,液体才能在该固体上有效润湿,才可能充分铺展。二者数值差越大,润湿、铺展的程度越好。
润湿过程就是相界面上一种流体被另一种流体所取代的过程。衡量润湿程度的参数是接触角。
液体表面某分子所受的各个方向的吸引力,其中A1、A2的力可以互相抵消,C向力及B、D向下的合力为F,B、D水平分力也互相抵消,所以分子受到一个垂直于液体表面指向液体内部的”合吸力”,通常称为净吸力,由于有净吸力的存在,致使液体表面的分子有被拉入液体内部的倾向,所以任何液体表表都有自发缩小的倾向,这也是液体表面表现出表面张力的原因。
固体表面分子同样存在净吸力,只是固体分子不能象液体分子一样可以自由移动,不能产生表面收缩,但以自由能的形式存在于表面。
表面积变大、意味着液体内部的某些分子被“拉到“表面并铺于表面上。当内部分子被拉到表面时,需要克服内部分子的吸引力而消耗功。因此,表面张力可定义为增加单位面积所消耗的功。
分子间力可以引起净吸力。而净吸力引起表面张力,表面张力永远和液体表面相切,而和净吸力相互垂直。
把液滴放在固体表面时,会出现二种现象:一种是液滴会立即铺展开来,即固体被液体所润湿;另一种是液滴团聚成球状不铺展,即固体不被液体所润湿。
液体对固体的润湿程度,通常用液-固二相的接触界面AC与液体表面的切线AB之间的夹角(称接触角)的大小来表示。
基材可以被表面张力、接触角小的涂料所润湿、或者说二者较接近时才能润湿。理论上讲:若某种物体表面自由能低于33dyn/cm,就几乎无法附着目前所知的任何一种胶粘剂。
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