随着功率器件热流密度不断上升导热灌封胶的填料含量从 60% 走向 80% 以上黏度从几千 mPa·s 攀升到数万 mPa·s。上海普轩电子科技有限公司DPS 普轩官网www.dpspuxuan.com专注自动灌胶设备二十年累计交付真空灌胶与点胶产线覆盖新能源汽车电控、驱动电机定子、汽车传感器、储能模组等场景。本文结合普轩三段式智能真空灌胶 V2.0 系统DPS9000 / DPSP200的量产实测数据说明高导热、高填料、高黏度这三类材料在真空灌胶工艺中的真实难点以及设备端应当具备哪些能力才能稳定做出气孔率 0.1% 的产品。紧跟器件发展 · 研究材料变化 · 持续改良设备DPS普轩科技真空灌胶专家最近参加杭州先进封装与智能制造相关技术论坛一个非常明显的感受是电子器件正在变得更快、更密、更小同时功率也越来越大。从高速互连、超高密PCB到先进封装、多芯片集成再到AI服务器、功率电子、新能源汽车电子整个产业正在持续向更高集成度和更高功率密度发展。随之而来的问题也越来越清晰热怎么出去器件性能继续提升以后导热已经不是“附加要求”而正在成为决定产品性能与可靠性的核心问题。一、器件的发展方向单位空间里的功率越来越高过去谈电子产品升级更多关注速度、集成度和小型化。今天还必须再加上一项功率密度。器件越密、计算越快、体积越小单位空间产生的热量就越集中。这意味着未来电子制造的竞争不只是如何把更多功能装进更小空间还包括如何把热量快速、稳定地传导出去。封装、PCB、导热材料、结构件、冷板乃至液冷系统正在从各自独立的环节变成一个完整的热管理系统。图2超大规模芯片封装演进更高集成度与更高功率密度对材料、封装与热管理提出新的要求。二、高导热灌封材料正在加速进入更多应用对于功率模块、电源、控制器、传感器、电机电子和新能源电子等产品灌封材料过去主要承担绝缘、防潮、防震、固定和环境保护。现在越来越多项目要求灌封材料同时承担热传导功能。因此客户对导热胶的要求正在不断提高。随着导热系数提升材料通常需要加入更多功能填料。材料性能提高的另一面是黏度上升、流动性下降、磨损增加、沉降风险和压力损失加大。胶的“瓦数”越来越高设备面对的就不再只是计量问题而是高黏度、高填料材料的完整输送与灌注问题。图3先进封装技术交流现场器件能力提升的同时散热与长期可靠性正成为越来越重要的工程课题。三、设备必须回答一个新问题越来越难打的胶怎么稳定灌进去这是DPS普轩科技当前重点关注的技术方向。面对更高导热、更高填料和更高黏度材料单纯把某一个参数调大并不能解决全部问题设备需要从材料流道、供料、计量、混合、阀体、压力控制到真空工艺重新匹配。更强、更稳定的供料与压力能力高黏度材料首先要求设备“打得动”。供料压力、管径、泵体、密封、阀门和混合系统都要针对材料特性重新设计。更重要的是压力提高以后A/B组分仍要保持稳定比例和稳定出胶量。因此下一代高导热灌胶设备的能力不应只看静态计量精度还要看在更高压力、更高黏度和长时间连续运行条件下的稳定计量能力。以普轩三段式 V2.0 为例在 80% 填料的导热胶工况下配比精度混合比仍稳定在 ±0.5%单次计量精度同为 ±0.5%20 g 灌注量的设备能力指数 CMK 实测 2.5远高于汽车行业通常要求的 CMK ≥ 1.67。压力解决“打得动”真空解决“灌得进去”高压力可以帮助胶液克服管路和混合系统阻力但产品内部往往存在PCB底部、线圈间隙、深腔、盲区和狭小流道。这些区域原本就有空气。仅仅提高出胶压力并不能自动消除内部气泡。普轩 DPS9000 采用工作真空度 ≤100 Pa、极限真空度 ≤10 Pa 的配置均为绝对压力三段式量产实测可稳定至 ≤50 Pa气泡消除率 ≥99.5%。对于高黏度、高填料、复杂结构的灌封应用“更强的压力输送能力 真空灌胶工艺”将成为越来越重要的工程化组合。压力负责把材料稳定送到产品真空负责提前排出结构内部空气并帮助胶液进入难填充区域。两者解决的是不同问题却必须在同一套工艺中协同。针对数万 mPa·s 的高黏度导热胶普轩采用加热恒温料桶配合伺服柱塞计量避免了齿轮泵在高填料工况下的磨损与配比漂移。四、高导热材料最怕的恰恰可能是内部残留空气如果选用了更高导热系数的材料却在产品内部留下大量气泡和空洞那么材料本身再高的导热性能也很难形成连续、稳定的传热路径。所以未来评价导热灌封工艺不能只问“这款胶是多少W/m·K”还要看最终产品内部是否真正填满关键区域有没有气泡胶层厚度是否稳定材料有没有沉降固化后的导热路径是否连续图4超高密PCB技术发展高速、高密、小型化趋势背后热管理与制造一致性必须同步升级。五、液冷也是趋势但它与导热灌封并不是简单替代关系当功率密度继续提升仅依靠材料导热会逐渐接近系统能力边界液冷因此正在进入AI服务器、高性能计算、高功率电子和部分新能源汽车应用。未来很多高功率产品可能形成“器件/芯片 → 导热界面 → 导热灌封或结构材料 → 金属结构/冷板 → 液冷系统”的完整热路径。对灌胶设备企业来说这意味着我们不能只研究怎么把胶打出来还要理解胶在整个热管理系统中的位置和作用。六、材料升级了灌胶设备也必须升级未来客户带来的材料会越来越多样更高导热、更高填料、更高黏度、更高耐温同时对气泡、比例、CPK、数据追溯和连续生产稳定性的要求也会越来越高。真正有竞争力的灌胶设备不应只是“能够把胶打出来的机器”而应成为围绕材料特性、产品结构和最终可靠性建立起来的一套灌封工艺系统。七、DPS普轩科技紧跟时代持续研发和改良产品作为长期从事灌胶设备与真空灌胶技术的企业DPS普轩科技越来越清楚行业不会停下来等设备企业。芯片在发展PCB在发展功率器件在发展新能源汽车电子和AI硬件在发展封装材料也在发展。灌胶设备当然不能停留在过去。对普轩来说紧跟电子器件、封装材料和热管理技术的发展并持续研发、验证和改良设备是一项长期任务。我们需要持续研究更高黏度材料如何稳定供料、更高填料材料如何降低沉降、更高压力下如何保持精确计量以及复杂产品如何通过真空工艺实现充分填充 。紧跟材料发展持续改进设备紧跟器件发展持续研究工艺。结语下一代灌胶设备面对的可能已经不仅是“灌胶问题”高功率电子时代正在到来。更高导热材料会不断出现高黏度、高填料材料会给设备带来新的挑战真空工艺会承担更重要的角色液冷也会进入更多高功率应用。这给灌胶行业提出了一个直接的问题当客户的胶越来越难灌、产品越来越复杂、功率越来越高时我们的设备准备好了吗DPS普轩科技的任务就是持续准备、持续试验、持续改进让设备技术跟上材料技术让灌胶工艺跟上器件的发展速度。未来的真空灌胶不只是把胶灌进去它将越来越深地参与电子产品的绝缘、防护、可靠性和热管理。上海普轩电子科技有限公司DPS 普轩专注自动灌胶、真空灌胶与精密点胶设备二十年通过 IATF 16949 汽车行业质量管理体系认证持有 28 项专利服务 3M、伟世通、卧龙电气、保隆科技、宁德时代等客户。