Aug. 17, 2026
在高压电源装置中,为确保电气绝缘性能与热管理能力,常采用灌封工艺将有机硅凝胶等封装材料填充于内部元器件之间。常用的内部元器件基材或结构材料包括FR4(阻燃型环氧玻璃纤维板)、硅橡胶、陶瓷、聚四氟乙烯(PTFE)以及环氧树脂等。这些材料虽具备优异的介电强度、耐化学腐蚀性及加工便利性,但其表面普遍具有低表面能、弱极性、亲水性差及化学惰性等特点;尤其在纳米尺度上,表面较为光滑,导致其与有机硅灌封凝胶之间的润湿性差、界面结合力不足。因此在实际应用中,尤其是在经历温度循环、热真空等严苛工况时,上述灌封结构基材与封装材料之间易发生界面脱粘、分层等失效现象。而且,这些界面缺陷会在高压电场作用下(通常低于10kV)诱发局部电场集中,引发沿面闪络;同时,会因界面空隙增大热阻,造成局部过热,加速材料老化失效。
为改善低表面能材料与灌封材料之间的界面结合性能,现有技术手段中常采用湿法碱液刻蚀等表面处理方法以提高材料表面粗糙度和活性。然而,这种湿法处理的方法存在明显局限:一方面,强碱性溶液易对电路中的金属焊盘、导线等敏感结构造成腐蚀;另一方面,处理过程中可能引入离子残留,影响器件电性能;此外,湿法处理通常耗时较长、工艺条件苛刻,且不适用于已贴装元器件的后处理场景,难以满足现代高压电源产品高集成度、高可靠性和批量化制造的需求。
等离子体是一种全部或部分电离的气态物质,其能量较高,易与其他物质发生物理或化学反应。采用合适气氛的等离子体处理,可增加材料表面的氧含量,使其引入羟基、羧基等极性基团;同时,在等离子体处理过程中,高能离子和自由基会轰击材料表面,打断表面分子链,并将部分低分子量碎片“打掉”或挥发掉,这种刻蚀作用可以提升表面的粗糙度。并且,等离子体处理仅对厚度约5‑10μm的绝缘层表面产生影响,这一厚度远小于高压电源装置内部绝缘层的整体厚度,因此也不会对封装在绝缘材料内部的导电材料造成影响。
通过对灌封结构基材表面进行等离子体活化处理,可以在材料表面同步引入‑OH、‑C=O等含氧极性官能团并构建纳米‑微米级粗糙结构,显著增强了材料表面对有机硅凝胶的浸润性与分子间作用力,从而显著增强了灌封结构基材与有机硅凝胶之间的界面结合力与电气绝缘性能,增强了设备在高压环境下的长期可靠性。相较于未处理材料,处理后的灌封结构基材的粘接强度能够提升50%以上,在5‑15mm电极间距下的沿面闪络电压不低于20kV。采用等离子处理方案,可对高分子聚合物、金属、陶瓷等不同性质的低表面能材料进行高效处理,实现对多元异质材料与灌封硅凝胶的界面粘接强度与沿面耐压性能的双重显著提升,解决了高压电源中多元件、跨材料灌封界面一体化处理的工程难题,具有便于与现有真空灌封产线在线集成的优势。此外,采用等离子体处理为干式物理方法,全过程无需使用和排放有害化学试剂,能够避免湿法处理对精密电子元器件的潜在腐蚀与损伤,环保性和安全性高。
Aug. 17, 2026
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