裸板灌胶可以防止空气中的水分、腐蚀性化学物质以及气体的侵蚀(特别是硫会侵蚀器件和pcb线路的铜),防止机械冲击、振动、支撑和缓冲精密或易碎的组件,例如变压器铁芯中使用的铁氧体。同时支撑pcb引脚并减轻大部分应力,让引脚和电路板的连接强度不只依赖焊点。
灌胶用高度绝缘的介质代替了pcb周围的空气,避免电源内的过电压应力引起的电弧放电,特别是在高海拔地区。同时也避免湿气、灰尘和污垢等污染物降低输入和输出之间的绝缘或在表面上产生电痕。导热灌封材料可以将热量传导到外壳上并使热量梯度均匀以减少电源模块内的热点,从而降低功率器件上的温差应力。还可以提供防火保护,因为一旦灌封胶固化就不会着火或持续燃烧。相对来说,灌胶后具有更长的存储时间和使用寿命。
电源模块灌胶的注意事项
如果灌封胶中包含空气或气泡,会降低导热性能,气泡会因为内部电弧放电或表面电痕而降低绝缘效果。夹杂物还会因为极高或极低的气压或空隙中的空气随温度膨胀或收缩而产生机械应力进而导致灌封胶破裂。
消除空气最有效的办法是真空混合和分装。在真空下准备并混和灌封胶会使气泡上升到表面,然后透过加压系统分装到注射器,不让空气回流到材料里面。一般真空注入的制程以及定期监视截面或x射线的结果可以确保这一点。
也可以采用制造工艺来避免灌封胶中的气泡。例如先在外壳中填充一部份的灌封胶,然后插入经过测试的pcba,再将外壳填充到几乎全满。然后将电源模块半成品放到烤箱中,烤箱温度保持低于灌封胶的固化温度,液态下气泡会浮上表面。放在振动台上也会使气泡顺利上升,最后完全填满外壳并将电源模块放到温度较高的烤箱中。
所有的灌封胶从液态转变为固态时都会收缩。大多数灌封胶的收缩量很小,但是任何程度的收缩都会在器件上施加机械应力导致微裂或间隙,让液体或气体进入。解决的方法是使用软的灌封胶,在完全固化后仍保留一定的柔软度,因此灌封胶的弹性可以消除收缩引起的机械应力,并与壳体、引脚和器件紧密接合。
还有一个玻璃转化温度,在该温度下灌封胶会变脆。即使在非常低的温度下灌封胶也必须保持柔韧性,高温性能也很重要。检查灌封胶完整性的一种方法是温度循环测试。例如使用软质或硬质灌封胶,然后进行-40°c至 85°c的温度冲击循环,监测两种灌封胶在电气性能上的差异。一般在温度变化低或较慢的应用中,使用硬质或软质灌封胶几乎没有实际差异,但在极端或恶劣的环境中,较软的材料会更适合。
在进行故障分析时,去除外壳后通常弹性材料可以用手掰开,但是坚硬的材料需要利用锋利的工具来切开或磨掉。