灌胶与环氧树脂封装（Potting & Encapsulation）

是什么

灌封（Potting / Encapsulation）是把液态胶料浇入壳体、把 PCBA、线圈、变压器或功率模块整体包封起来，固化后形成一体化的保护层。目的通常有四类：电气绝缘、导热散热、防潮防盐雾、抗冲击振动；有时还用于隐藏电路（如专利保护）。

灌封分成两大体系：

• 双组分（2K）：树脂 + 固化剂现场按比例混合后浇注，如环氧、聚氨酯（PU），靠化学反应固化。
• 单组分（1K）：预先配好，靠加热或吸湿固化，操作简单但量产多用热固化。

常见材料：

• 环氧树脂：强度高、绝缘好、耐化学，但偏硬、CTE 大、热应力大——是最典型的灌封料（如 STYCAST 2850 FT）。
• 聚氨酯（PU）：韧性好、耐低温冲击、可调软硬，如 WEVOPUR 系列，适合有热循环/振动要求的场合。
• 硅胶：柔软、耐温、应力极低，适合敏感器件，但强度与导热一般。

选材核心是CTE 匹配：灌封料、芯片、壳体、PCB 的热膨胀系数差异越大，温度循环下的热应力越大，越容易把焊点、金线或器件拉裂。

设备与工装

环节	设备/工装	说明
计量混合	双组分计量混胶机、静态混合管、手工称量	2K 靠精确配比，误差直接毁固化
供料/点胶	螺杆阀、容积阀、压力桶	高黏度含填料料用容积/螺杆泵
脱泡	真空脱泡机、离心脱泡机、行星搅拌脱泡	去混合与浇注带入的气泡
浇注工装	模具、围框（Dam）、壳体、定位治具	定形、防溢、保位置
固化	热风循环烘箱、隧道炉、常温固化区	按温度-时间曲线控制
检测	称重、X-Ray/超声（查内部气泡）、切片（金相）、绝缘耐压、拉拔	看空洞率、结合与强度

浇注方式：常压浇注（简单，气泡风险高）、真空辅助浇注（壳体先抽真空再进料）、压力灌注（压走气泡、改善填充）——真空/压力工艺用于对空洞率要求高的场合。

关键工艺要素

1. 配比——错一点，全批废 以典型导热环氧 LOCTITE STYCAST 2850 FT 为例（不同催化剂配比/性能不同）：

催化剂	用量（每 100 份树脂）	固化类型	100 g 工作寿命	特点
Catalyst 9	3.5 重量份 / 8.5 体积份	室温	45 min	通用，耐化学与机械强度好
Catalyst 23 LV	7.5 重量份 / 17.5 体积份	室温	60 min	低色低黏、寿命长
Catalyst 11	4.5 重量份 / 9.5 体积份	加热	> 4 h	抗热冲击/冲击、低温性能好

要点：重量比与体积比不是一回事，必须按 TDS 指定方式称量；称量器具精度要与所配量相称。

2. 混合与脱泡

• 手工按揉 2–3 min，随时刮底刮壁；有条件再动力混合 2–3 min。避免高速搅拌裹入空气或过热（会缩短工作寿命）。
• 真空脱泡：1–5 mm Hg 下抽真空，泡沫会涨到液面数倍再回落，持续到基本不再冒泡，一般 3–10 min。难脱泡料可加 1–3 滴消泡剂（如 ANTIFOAM 88 /100 g 料），或温和加温（会缩短寿命）。
• 浇注后若结构复杂，模具内可能还需二次真空脱泡。

3. 浇注

• 复杂结构/密绕线圈可温和预热模具或工件以降黏度、改善流动填充。
• 慢、稳、沿壁浇注，减少卷入空气；必要时真空辅助或压力灌注。

4. 固化——温度-时间决定最终性能

STYCAST 2850 FT 的固化窗口（Catalyst 9 / 23 LV）：

温度	固化时间（Cat 9 / 23 LV）
25 ℃	16–24 h
45 ℃	4–6 h
65 ℃	1–2 h（Cat 23 LV 为 2–4 h）

• Cat 11（加热型）：80 ℃ 8–16 h、100 ℃ 2–4 h、120 ℃ 30–60 min。
• 推荐先做初固化，再在最高使用温度下做 2–4 h 后固化，以获得最佳性能。
• 通用规律（多数环氧）：烘箱温度每降 10 ℃，固化时间约翻倍；每升 10 ℃，时间约减半。

5. 固化后关键性能（Cat 9 典型值）

性能	单位	值
硬度	Shore D	96
密度	g/cm³	2.29
导热率	W/m·K	1.25
玻璃化转变温度 Tg	℃	86
CTE α1 / α2	10⁻⁶/℃	35.0 / 98.9
介电强度	kV/mm	14.4
体积电阻率	Ω·cm	> 10¹⁵
使用温度范围	℃	−40 ~ +130
线性收缩	cm/cm	0.002

注意 α2（Tg 以上）达 98.9×10⁻⁶/℃ 是 α1 的近 3 倍——越过 Tg 后膨胀陡增，是热应力与开裂的主要来源。

质量要点与常见不良

不良	现象	根因	对策
气泡/空洞	内部气孔、局部未包封	混合带入气、脱泡不足、浇注卷入空气、填料沉降	真空/离心脱泡、真空调压浇注、慢速沿壁浇注
配比错误	局部发黏/发软、不固化	称量错、A/B 混淆、混合不均	计量机+称重复核、双色区分、充分搅拌
固化不完全	表面发黏、强度不足	时间/温度不够、低温过早取出	严格执行固化曲线、后固化、留热记录
流痕/填充不全	表面纹路、角落缺料	黏度太高、浇注太快、预热不足	预热降黏、放慢浇注、真空辅助
开裂	固化或温度循环后裂缝	CTE 失配、收缩应力、Tg 以上膨胀、吸热过快	选低 CTE/柔性料、加缓冲、控升降温速率
热应力损伤	焊点/金线/器件开裂	灌封料太硬、CTE 差异大、厚层包封	选柔性 PU/硅胶、加应力隔离、减薄层
分层/脱粘	料与壳体/器件界面剥离	表面污染（油/水/盐）、润湿差、应力	浇注前彻底清洁、选附着力好的料、底涂
沉降/分层	填料沉底、上下性能不一	填料密度高、静置久	用前充分搅匀、控制工作寿命内用完

校验与验收

• 来料与配比：TDS/MSDS 受控（如 SHM200445/446），核对批号、有效期（2850 FT 货架期 25 ℃ 12 个月）；配比按重量复核。
• 首件剖切/切片：检查包封完整性、气泡率、界面结合；关键件用 X-Ray/超声查内部空洞。
• 电气与机械：绝缘耐压、体积电阻、导热件测温升；粘接件做推/拉拔测试。
• 固化记录：每炉固化要有温度-时间记录（可追溯），固化炉须带曲线记录与 MES 上传。
• 工艺固化：配比、混合/脱泡时间、浇注方式、固化曲线写入 SOP，变更受控。

保养要点

• 计量混胶机每班清洗混合管/阀，防残料固化堵塞；A/B 管路勿混。
• 真空脱泡机定期检查真空度与密封；浇注工装防溢料堆积。
• 环氧对皮肤/眼睛有刺激，可致敏——佩戴防护、通风、按 MSDS 处置；加热时注意蒸气。

关联标准与文件

• 材料 TDS/MSDS：LOCTITE STYCAST 2850 FT（SHM200445/446）、WEVO 灌封料（WEVOPUR 聚氨酯/环氧/硅胶）
• 公司文件：物料承认/首件（25-QS30-GEN-078）、SOP/工艺规范（25-PR30-GEN-001、25-ES30-GEN-012）
• 检验：IPC-A-610（组装外观）、IPC/JEDEC J-STD-020（潮湿敏感/回流）、客户绝缘与外观规范
• 相关条目：点胶工艺（供料与浇注前点胶）、固化炉与烘烤（固化曲线与记录）、回流焊工艺（混合制程）