电力电子用电子封装材料：选择指南

电子封装材料可保护电力电子器件免受电、环境、机械和热应力的影响，但“封装”一词可能涵盖多种不同的解决方案。在佳迪的电子材料产品中，设计师可能会考虑硅胶、环氧树脂、聚氨酯、整体浇注工艺、局部封装材料或更薄的贴合涂层。正确的选择应基于所需的功能和几何结构，而非仅凭化学名称来决定。

电源模块、逆变器、电源、充电器、电机控制器或工业驱动器可能包含不同的保护区域。高压导体、发热元件、磁性部件、控制板、连接器和外壳接合处不一定需要使用相同的材料。佳迪的工业电子应用可帮助在选定等级前明确这些保护区域。

将材料化学成分与防护方法分开

材料化学成分描述的是材料的配方类型，例如硅酮、环氧树脂或聚氨酯。防护方法则描述材料的应用位置和方式，例如对腔体进行浇注、封装组件、涂层电路板、粘结散热片或密封外壳。同一类化学成分可以适用于不同的方法，而同一类材料的产品在流动性能、硬度、固化、附着力、热性能和电学性能方面也可能存在显著差异。

在采购过程中，这种区分非常重要。如果仅要求“环氧树脂封装材料”，而未提供填充几何形状、工作条件、所需性能、生产工艺及维修方案，则该请求是不完整的。在明确首选的化学成分和应用限制条件之前，对“封装材料”的要求也难以完整。

确定功率电子器件周围的应力因素

设计输入应明确电压和绝缘要求、预期热流、温度循环、振动、潮湿或污染暴露、机械载荷、化学接触以及使用寿命。同时还应记录封装材料将接触的材料，包括金属、塑料、陶瓷、焊锡掩膜、导线及现有涂层。

几何结构会带来另一组约束条件：腔体深度、元件间距、尖锐边缘、阴影区域、通风路径、填充体积、允许重量，以及连接器或调节点的可访问性。功率电子器件热管理指南解释了为何必须将热传导路径与保护结构一同设计。

当考虑硅胶封装时

当装配需要柔性的保护材料、耐温循环性能、电气绝缘、环境抗性或导热选项时，通常会对硅胶配方进行评估。柔软性、附着力、流动性、固化性和热传导性能的实际平衡取决于等级。

与刚性系统相比，更柔韧的材料可减少对精密部件的应力，但可能无法提供相同的结构强化效果。表面处理和粘接仍需验证。佳迪的有机硅系列包括浇注、密封和粘接类别，应根据具体应用和产品文档进行审查。

当考虑环氧树脂封装时

环氧树脂系统通常在设计要求强粘接性、尺寸稳定性、机械支撑或刚性保护外壳时进行评估。这种刚性对某些部件是有利的，但对其他部件则可能不利，尤其是在存在较大热膨胀差异或需要维修检修的情况下。

必须在代表性几何结构中检查固化反应、实际材料中的放热现象、收缩、应力、粘接性能以及热传导路径。佳迪的环氧粘合剂系列可确认可用的化学类别，而具体的封装等级及其应用限制需通过TDS审查和技术确认来确定。

当考虑聚氨酯封装时

聚氨酯系统适用于需要在柔韧性、粘接性、保护性和加工性能之间取得平衡的情况。对于某些配方而言，储存、混合和固化过程中的吸湿敏感性可能是重要的工艺考量因素，因此包装操作和生产条件应纳入合格评定计划中。

由于各等级的性能差异很大，不应将聚氨酯普遍描述为比其他化学物质更柔软、更便宜或更耐湿。佳迪的聚氨酯系列产品提供了一个产品系列的入门选择；最终比较需要候选等级以及客户的应用测试结果。

选择灌封材料用于大体积填充和广泛保护

灌封是将电子组件周围特定的空腔或空间进行填充。它可提供广泛的覆盖范围、电气绝缘、防污染、机械支撑，并在合适的配方下形成热传导路径。设计上的权衡包括增加材料用量、重量、固化管理、空气滞留、元件应力以及维修通道受限等问题。

填充路径、排气设计、元件隔离、基板准备、混合材料加工时间及固化条件均属于产品设计的一部分。灌封材料无法弥补因封装导致空气滞留或对元件造成不可接受应力的情况。

选择共形涂层以实现更薄的选择性屏障

共形涂层沿电路板和元件表面形成一层相对较薄的保护层，可在保持较低重量和更大维修便利性的同时，有效防止湿气和污染。选择性应用、遮蔽、清洁度、元件边缘的覆盖以及检测是影响性能的关键因素。

在灌封胶与共形涂层之间的比较，说明了不同工艺层面的差异。目前佳迪的产品档案尚未建立完整的共形涂层产品系列，因此应将涂层要求视为一种应用评估，而非直接关联到未经确认的产品。

当无需完全封装时，可采用局部材料

某些组件仅需在特定部件或接口处提供保护。例如，热胶可用于将器件固定到散热片上，间隙填充剂可连接不平整的热源至外壳，固定胶可减少位移，密封剂则可保护外壳接缝。结合局部功能比填充整个外壳更能减少质量并提高维护便利性。

系统仍需进行兼容性检查。相邻材料可能固化时间不同、粘附效果各异，或影响后续的清洁和维修。装配顺序应明确哪些表面可供粘接、接地、紧固、检测及传热使用。

根据设计后果比较候选系统

将框架转化为合格性计划

首先，根据装配结构和使用方案筛选保护方法。然后，依据电气、热学、机械、环境及加工要求比较化学家族。最后，在与应用相关的条件下，对候选等级的代表性部件进行测试。

合格性测试应涵盖决定最终装配成功的关键性能指标，而不仅限于固化后的样品。根据设计情况，可能包括温度响应、绝缘测试、粘附性、气孔检测、部件应力、尺寸稳定性、振动、湿度、热循环、化学暴露、灌装一致性以及返工等。验收标准应属于客户的产品和质量要求。

制定清晰的供应商简报

一份有效的供应商简报应明确以下内容：装配类型、工作环境、电压与绝缘需求、热源与散热器、腔体或接合面尺寸、基材、允许应力与重量、生产量、灌装方式、固化限制、维修策略以及验证计划。还应明确指出在材料选择过程中哪些要求是强制性的，哪些可以协商。  

如需比较电力电子组件的电子封装材料，请通过佳迪联系我们提交设计信息。技术评审应在做出任何生产决策前，返回一份简短的精确等级列表、相关的TDS和SDS数据、建议的应用流程以及代表性样品测试方案。