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高溫灌封：主要電氣應(yīng)用
各種大功率電子組件需要增強的熱性能，以確保在其整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)在工藝溫度下連續(xù)運行。這通常通過灌封來實現(xiàn)，其中電氣外殼填充有可固化的高溫環(huán)氧樹脂或硅基化合物。高溫灌封超出了傳統(tǒng)罐的應(yīng)用需求，因此需要比傳統(tǒng)樹脂更堅固的澆注材料。
高溫鑄造材料通常使用氧化鋁 （Al2O3） 或碳化硅 （SiC） 等陶瓷填料，并可選擇粘合劑，以將關(guān)鍵電子組件的溫度極限提高到耐火水平。那么，哪些應(yīng)用需要高溫灌封材料呢？
灌封鎮(zhèn)流電阻器
鎮(zhèn)流電阻器是一種電氣元件，用于通過增加電阻和增加高于設(shè)定值的電流來防止過流故障。非灌封電阻器用于某些應(yīng)用（汽車點火、熒光燈等），但通常建議在高溫材料中鑄造鎮(zhèn)流器，以減少與過熱相關(guān)的故障
鑄造筒式加熱器
筒式加熱器是一種管狀元件，通常插入鉆孔中以從內(nèi)部加熱組件。它們包括一個纏繞有電阻線圈的陶瓷芯，并包裹在徑向散發(fā)熱量的金屬護套中。高溫灌封化合物通常用于增強散熱并保護敏感電子設(shè)備免受保護護套內(nèi)的濕氣進入。
灌封電氣饋通件
電氣饋通是一種金屬陶瓷接頭，允許電路穿過密封室。這些連接法蘭必須具有密封性，通常符合超高真空 （UHV） 規(guī)格，因此饋通件（無論是 D-Sub、同軸還是其他配置）都必須灌封，以保證工作壓力下的密封性能。
鑄造鹵素燈
鹵素燈使用鎢絲在施加電流時通過白熾燈產(chǎn)生光。燈絲包含在石英膠囊中，石英膠囊中充滿了分散在惰性載氣中的少量鹵素。雖然鹵素循環(huán)產(chǎn)生的人造光比傳統(tǒng)的白熾燈泡更有效，但鹵素燈會產(chǎn)生大量的熱量，因此安裝在金屬帽中的獨立電路應(yīng)用高溫鑄造材料灌封。
灌封紅外加熱器
紅外加熱器通常使用由金屬絲加熱元件、多個白熾燈泡或陶瓷加熱器組成的發(fā)射器組產(chǎn)生熱量。無論配置如何，所有紅外加熱器都會在極高的燈絲溫度下自然運行，因為它們在紅外光譜上不斷將電能轉(zhuǎn)換為輻射熱。隨后采用陶瓷灌封材料來保護電源組件免受過熱和故障的影響。
Aremco高溫灌封材料
Aremco CeramacastTM產(chǎn)品系列是市場上最廣泛的陶瓷基高溫灌封材料系列之一，提供粗粒、中粒和細晶粒陶瓷鑄造系統(tǒng)。瀏覽我們?nèi)盗械母邷毓喾夂丸T造材料，詳細了解我們的主要產(chǎn)品亮點以及 CeramacastTM系統(tǒng)如何常規(guī)部署用于關(guān)鍵電子應(yīng)用。
高溫灌封用澆注材料
電氣和金屬部件很普遍。我們幾乎在日常生活的每個領(lǐng)域都會遇到它們——手持設(shè)備、智能顯示器、照明系統(tǒng)、傳感器、執(zhí)行器和印刷電路板 （PCB）。
灌封和封裝是保護這些組件免受潮濕、沖擊、腐蝕、篡改和熱應(yīng)力損壞的基本過程。高溫灌封使組件免受過高溫度的影響。陶瓷和有機硅基材料在這些應(yīng)用中受到青睞。
什么是高溫灌封？
灌封描述了將組件浸入復(fù)合材料中的過程。因此，設(shè)備制造商可以保護其產(chǎn)品免受環(huán)境或意外損壞。在高溫灌封中，將組件放置在填充有耐熱化合物的鍋或殼中。
人們經(jīng)常問到這種工藝與保形涂層有何不同。在保形涂層中，向組件中添加非導(dǎo)電層。涂層符合組件，在不顯著增加重量的情況下增加了保護層。然而，在高溫灌封中，鍋或外殼會包裹組件。
灌封過程首先將液體化合物倒入外殼（鍋）中。當液體變硬時，它會包裹組件。雖然這個過程看起來很簡單，但鑄造完美的鍋取決于許多因素，例如硬化率、材料混合和混合力 。
高溫灌封適用于
散熱
減震
防篡改
高溫灌封和澆注材料
由于灌封化合物在硬化時會收縮，因此在高溫灌封過程中應(yīng)注意不要損壞受保護的組件。收縮會使這些部件承受機械應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂紋。
最好使用導(dǎo)熱或在固化過程中產(chǎn)生很少熱量的高溫灌封化合物。另一種解決方案是使用柔韌性且不會過度收縮的化合物。這種化合物在完全固化后仍保持一定程度的柔軟度。其彈性特性可吸收硬化過程產(chǎn)生的應(yīng)力。
高溫灌封化合物還應(yīng)具有較低的熱膨脹系數(shù)（CTE），以抑制熱循環(huán)對受保護組件的影響。
灌封應(yīng)用使用三種主要化合物。每個都提供不同程度的機械、熱和環(huán)境保護。每種方法都有其優(yōu)點和缺點（2）：
有機硅化合物具有柔韌性，可在很寬的溫度范圍內(nèi)工作。它們提供出色的防水、防化學(xué)品和防紫外線保護。但是，它們可能不適用于需要高剛性的應(yīng)用。
環(huán)氧化合物為高壓應(yīng)用提供耐高溫和耐化學(xué)性。但是，如果在固化過程中溫度變化較大，它們可能會導(dǎo)致問題。
聚氨酯化合物在熱循環(huán)應(yīng)用中效果很好，但對化學(xué)品和高溫的耐受性較差。
Aremco Ceramacast™ 陶瓷和有機硅基材料用于組裝高溫電氣設(shè)備、夾具、模具和工具。
基于氧化鋁、氮化鋁、氧化鎂、二氧化硅、碳化硅、氧化鋯和硅酸鋯的材料在工作溫度、導(dǎo)熱性、介電性和機械強度方面具有獨特的性能。
高溫灌封用于鎮(zhèn)流電阻器、外殼電阻器、氣體點火器、陶瓷纖維加熱器、溫度傳感器、PTC 設(shè)備等的電氣應(yīng)用。
高溫灌封還用于模具、坩堝、封裝射頻線圈、爐架、加熱元件支架等的冶金應(yīng)用。
使用陶瓷粘合劑粘接氧化鋁
氧化鋁（Al2O3），通常簡稱為氧化鋁，是一種用于各種高溫應(yīng)用的技術(shù)陶瓷。它被認為是所有工程陶瓷中性價比最高的一種，因此廣泛用于各種熱和真空工藝。使用氧化鋁進行設(shè)計時的挑戰(zhàn)是為給定的應(yīng)用創(chuàng)建具有足夠復(fù)雜性的組件，或者使用具有適當熱機械性能的粘合劑將多個零件粘合到復(fù)雜的組件中。
介紹氧化鋁基陶瓷粘合劑
技術(shù)陶瓷粘合劑是用于連接致密陶瓷部件的高溫粘合劑，并確保最終組件適合用途。工程級多晶氧化鋁通?？梢猿惺艹^1300°C的工作溫度，因此陶瓷粘合劑必須在嚴格的條件下運行。
Aremco粘接氧化鋁的解決方案是CeramabondTM 503;一種無機氧化鋁填充陶瓷粘合劑，可抵抗高達1760°C的峰值溫度。 CeramabondTM 503 不僅是極端熱工藝的理想選擇，而且其固有的惰性意味著它在超高真空 （UHV） 條件下不會脫氣。這使其成為陶瓷最苛刻應(yīng)用的理想氧化鋁粘接解決方案。
陶瓷膠粘劑的關(guān)鍵設(shè)計考慮因素
雖然用陶瓷粘合劑粘合就像使用環(huán)氧樹脂一樣，但必須額外考慮操作環(huán)境、熱膨脹系數(shù) （CTE） 和獨特的接頭設(shè)計。
氧化鋁陶瓷通常部署在具有高熱負荷的應(yīng)用中，但陶瓷粘合劑的熱性能并不是接合性能的最終決定。陶瓷粘合劑雖然具有出色的耐化學(xué)性、耐電性和超高耐熱性，而且固有的無放氣性，但在固化后仍表現(xiàn)出輕微的孔隙率。CeramabondTM 503 針對氧化鋁與氧化鋁的粘接以及連接其他致密陶瓷進行了優(yōu)化，但可能需要格外小心以確保粘合是氣密的——這在真空應(yīng)用中可能至關(guān)重要。
此外，接頭設(shè)計應(yīng)考慮粘合劑與其基材之間的CTE差異，以解決可能降低系統(tǒng)可靠性的任何不匹配。許多陶瓷粘合劑也因其隱含的剪切強度差而失效。因此，接頭的設(shè)計不僅要考慮差異CTE，還要均勻分布機械應(yīng)力。
陶瓷結(jié)合TM 503的應(yīng)用
我們的 CeramabondTM 503 陶瓷膠粘劑易于應(yīng)用，可在 371°C 下在 2 小時內(nèi)完全固化，剪切強度的提高隨著進一步固化而增加。其卓越的性能特點與易用性相結(jié)合，使其成為各種關(guān)鍵氧化鋁粘接應(yīng)用的理想解決方案，包括：
為特高壓條件組裝致密陶瓷部件
修復(fù)陶瓷板
灌封熱電偶和氣體傳感器
涂層電阻絲
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