双组份环氧树脂胶在继电器上应用结合力提升研究

陈荣杰

(厦门宏发电声股份有限公司，福建厦门，361000)

双组份环氧树脂胶在继电器上应用结合力提升研究

陈荣杰

(厦门宏发电声股份有限公司，福建厦门，361000)

当继电器使用双组份胶而出现结合力不良时，通过对双组份胶配比比例、双组份胶流动距离、双组份胶固化条件以及对继电器外壳内侧麻面处理等方面因素进行L8(24)正交试验，对试验结果运用DOE信噪比分析，找到影响双组份胶结合力的主要因素，对有效措施批量试验，使A继电器的结合力得到大幅度提升并满足要求。

双组份环氧树脂胶;继电器;结合力

1 引言

继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一［1］。继电器除了需要使用各类主材，如铜、电工纯铜和触点外，还有一个非常主要的辅助材料环氧树脂胶粘剂(以下简称“环氧树脂”)。环氧树脂在继电器应用中起到了固定零部件及继电器的密封等重要作用。如何选择一个优良的胶粘剂已经关系到继电器质量的重要组成部分，如若选择胶粘剂选择不当，甚至可能使继电器出现污染导致接触电阻偏大［2］、继电器塑封性能在应用端失效等问题，本文通过对双组份环氧树脂胶(以下简称双组份胶)在 A上的应用进行改进，找出提升结合力的方法。

2 环氧树脂在继电器上的应用工艺介绍

2.1 环氧树脂及其固化物的性能优点

2.1.1 力学性能高，环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密。所以，它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。

2.1.2 附着力强，环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化物对金属、PBT等各类塑料的极性基材以优良的附着力。

2.1.3 固化收缩率小，一般为1%～2%，是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为8%～10%;不饱和聚酯树脂为4%～6%;有机硅树脂为4%～8%)。

2.1.4 线胀系数很小，一般为6×10－5/℃。固化后体积变化不大。

2.1.5 工艺性好，环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物。

2.1.6 优良的电绝缘性优良。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。

2.1.7 稳定性好，抗化学药品性优良。不含碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温)，其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。

2.1.8 环氧固化物的耐热性一般为80～100℃。经过改性后的环氧树脂的耐热可达200℃或更高。

2.2 环氧树脂胶常用的种类

继电器上应用环氧树脂胶常用的种类有单组份胶和双组份胶。

2.3 环氧树脂在继电器上的应用工艺

采用轨迹式点胶方式将胶粘剂涂覆在继电器上(见图1)，然后将继电器送入相应的高温烘箱中进行固化。

3 A继电器使用双组份胶时存在的问题

A继电器应用于家用电器的控制板上，在PCB板生产厂商使用过程中，当继电器焊接到PCB板上后，由于继电器属于较为凸起的位置，搬运PCB板时，会出现手持继电器搬运PCB板，导致了继电器上的外壳和胶粘剂产生脱离，出现外壳脱落(见图2)的失效模式，而且均在A继电器的线圈端一侧先脱离。为了避免这一问题的再次发生，可以对A继电器使用双组份胶进行结合力提升改进。

图1 轨迹式点胶

图2 外壳脱落

4 失效模型及现状调查

针对A继电器在PCB板厂商的应用和失效模式，建立相应的模型，并进行现状调查。

4.1 A继电器焊接到PCB板上后，手持夹紧继电器时，在继电器的线圈一侧受到垂直于外壳面的剪切力F1，作用到继电器的底座和外壳结合部结合力F2，见图3。

图3 剪切力F1和结合力F2示意图

4.2 建立结合力测试模型，通过测试F1的实力值，来评价剪切力的提升，见图4。

图4 结合力测试模型

4.3 现状调查

4.3.1 通过测试现有在PCB板生产厂家出现失效的同批次继电器，双组份环氧树脂胶的结合力水平。其中，F1的力值水平，均值为6kgf，标准差为1.19kgf，见图5。

图5 失效继电器F1力值水平

4.3.2 通过对比历史批次，未在PCB板生产厂商上出现外壳脱落的继电器，双组份胶结合力F1的实力值测试，均值为10.33kgf，标准差为1.447kgf，见图6。

图6 未失效继电器F1力值水平

5 利用DOE方法，针对A使用的双组份胶进行提升结合力试验

5.1 影响双组份胶结合力因素

5.1.1 双组份胶的配比比例的影响及试验因素

当双组份胶中A组份环氧树脂和B组固化剂的配比比例直接影响双组份胶固化是否完全或出现过固化的现象，A使用的双组份环氧树脂胶的标称配比比例为A组份:B组份为10:4(重量比)，实际生产应用中约5%的误差。因此，针对误差的上限和下限进行模拟试验，分别为10:4.4和10:3.6(重量比)。

5.1.2 双组份胶的触变性的影响及试验因素

双组份胶的触变性长度直接决定着，双组份胶在A上向下渗透的距离，见图7。A使用的双组份胶，触变性要求为18mm±3mm。因此，针对流动距离的上限进行模拟试验，分别为15mm，21mm。

图7 双组份胶在A上的向下渗透距离

5.1.3 双组份胶的固化条件

双组份胶的固化条件，当过低的固化温度或固化时间不足时，将影响结合力，A继电器设定的固化条件为85℃±5℃，固化时间45min±5min，因此设定80℃，40min和95℃，60min进行模拟试验。

5.1.4 增加外壳一侧表面处理，改善双组份胶

双组份胶结合力，受到被接触表面的光泽度的影响，A继电器的外壳内侧接触面为光滑面，增加对外壳内侧面进行细麻面处理，进行对比试验。

5.2 根据5.1的分析和因素设定，拟定DOE试验方案

5.2.1 DOE试验因素水平表

5.1.4 具体DOE试验方案

5.3 试验结果及分析

5.3.1 针对DOE试验方案，每组样品进行测试15只样品剪切力实力值，见表3

表1 DOE 试验因素水平表

表2 DOE试验方案

表3 样品的剪切力实力值

5.3.2 针对DOE试验实力值，运用软件进行DOE分析

对比试验结果中，各因素的信噪比，采用固化条件95℃，60min对结合力提升贡献率最大，其次为对外壳内侧麻面处理，双组份胶A:B配比比例(重量比)和双组份胶的流动距离对结合力没有明显提升，见图8所示。

5.4 针对 DOE试验结果，采用固化条件95℃，60min，外壳内侧无麻面处理，双组份胶A:B配比比例(重量比)为10:(4±0.4)和双组份胶的流动距离18mm±3mm进行批量试验，并随机抽取30只继电器进行结合力实力值测试，均值为16.13kgf，标准差为1.652kgf，见图9所示。

图8 对比试验结果

图9 改进后的水平直方图

6 结束语

A继电器使用双组份胶出现结合力不良，通过对双组份胶配比比例、双组份胶流动距离、双组份胶固化条件以及对继电器外壳内侧麻面处理等方面因素进行L8(24)正交试验。试验结果运用DOE信噪比分析，找到影响双组份胶结合力的因素，以采用95℃，60min固化条件的影响率最大，其次为对继电器外壳内侧麻面处理，双组份胶配比比例和双组份胶流动距离因素无明显影响，综合成本等方面考虑，通过批量试验，对双组份胶采用95℃，60min固化，外壳内侧未做麻面处理，A继电器的结合力得到大幅度提升，并满足PCB板生产商的要求。

［1］ 郑天丕主编.继电器制作·工艺·使用.NO.1－50－－电子工业出版社:1996.8

［2］ 丁燕.品质工程学基础.NO.1－202－－北京大学出版社:2011.6.

Research on the Improvement of the Binding Force of the Two－com ponent Adhesive on Relay

CHEN Rong－jie

When the two－component adhesive can not well bind the relay assembly，we perform a L8(24)orthogonal test on ratio of components，flow distance of adhesive，curing condition and rough treatment to internal side of relay cover，and then carry a DOE SNR analysis on the test results to find out the main factors affecting the binding force of two－component adhesive，and verify the improvement action based on above experiment by batch tests，to ensure the action can greatly improve the binding force of the adhesive and meet the requirements.

Two component epoxy，relay，binding force

10.3969/j.issn.1000－6133.2015.03.009

TN784

A

1000－6133(2015)03－0031－05

2015－05－10

试验与检测