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浅谈电缆组件灌封工艺及其应用分析
摘要：本文主要论述了我司微型矩形连接器常用灌封工艺特点及常见问题的解决措施，为电缆组件设计和生产人员提供一定的实操及理论指导。
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1、引言
本文针对目前军品电缆产线出现的在灌封后导线爬胶、灌胶空洞，灌胶气泡等问题做出分析，并结合微矩形电连接器电缆灌封工艺的应用实例，从灌封工艺及其主要操作过程、应用结果等方面介绍电缆灌封工艺技术，为电缆组件设计、生产提供一定的实操及理论指导。
2、灌封工艺
2.1 灌封工艺流程
灌封工艺技术主要是采用固体介质未固化前排除空气填充到两个零部件界面，将其粘接在一起，形成整体结构，达到减震、加固、密封、定型以及提高抗电强度的作用。灌封工艺的主要流程如图1所示：
图1灌胶工艺流程图
2.2 灌胶工艺流程中关键控制点
2.2.1 胶粘剂使用时的关键控制点
(1)材料的名称、牌号均应符合电缆组件工艺文件的规定和要求
(2)灌封材料均应张贴可使用的标签， 并应在合格期内，无粘贴可使用标签和过期的材料要严禁使用
(3)胶粘剂的正常应储存在低温干燥的环境中
2.2.2 灌封过程中的关键控制点
(1)导线的梳理，导线先梳理成排后调整当排左右间距(不超过1倍线径),成排时从前到后梳理后基本上垂直于连接器尾端，出线端夹角不超过45度。
图2导线成排梳理
(2)灌胶手法控制，左手持快克，右手持 注射器。灌胶时由灌胶腔底部往上均匀灌注.以免底部接触件周边出现空洞。灌胶位置从中间开始灌胶，快克吹向两排。
(3)快克温度以及风速控制，常规产品灌胶温度设置110℃～190℃,外壳材质为PPS类型产品灌封时，温度设置100℃～150℃。常规压接接触件风速不限，弯针类接触件灌封时注意风速设置在中速，防止胶液飞溅到弯针端。
2.2.3 灌封固化方式的控制点
要获得更好的综合性能，通常需要保证环氧胶完全反应，使固化反应进行完全的固化条件是最佳固化条件。固化反应属于化学反应，受固化温度影响较大，温度增高，反应速度加快，凝胶时间变短。
在固化过程中，初始固化温度选择过低，凝胶时间太长；初始固化温度选择过高，容易形成爆聚。因此，既要使环氧胶充分固化达到最佳性能，又要保证在生产制造过程中有良好的生产效率，是生产固化工艺控制的关键，执行时应根据实际要求选择合适的固化温度和时间。
3、常见问题分析以及解决措施
3.1 灌胶产品爬胶
灌胶产品，在使用环氧胶液时容易发生爬胶现象，如图3-4所示。爬胶后不仅影响外观，还导致灌胶面的导线根部变硬，弯曲时会导致胶体割伤导线。
图3绕包线爬胶(W280)图4屏蔽导线爬胶(DG-3S)
3.1.1 爬胶常见问题的原因分析
(1)导线表面光洁度，导线表面越光洁小(导线表面越粗糙)爬胶现象越严重，绕包线比注塑线爬胶严重；
(2)胶液流淌性越好，越容易爬胶；
(3)导线两排中间爬胶现象比两侧严重；
(4)胶液固化温度越高，爬胶现象越严重。
3.1.2 爬胶常见问题的工艺控制办法
(1)导线预先成型法
在灌胶排线时，用镊子对导线进行预成型，使得灌胶导线成笼状，灌胶后阻止胶液在导线中间测爬胶扩散。
(2)清洁法
灌胶完成后，立即使用无尘布或棉签蘸取乙醇对爬胶部位进行清洁。
(3)少量多次灌胶
单次产品灌胶高度不超过3mm, 每次灌胶都是用快克吹平，分多次进行操作，增加灌胶次数。
(4)低温固化法
灌胶的产品在，在低温下先进行静置，降低胶粘剂活性，降低爬胶高度。
3.1.3 工艺处理效果分析
几种工艺控制办法的对比：
导线预先成型：胶液固化后，导线中间无明显爬胶，胶液扩散现象有明显抑制，效果比较明显；
清洁法：用无尘布或棉签蘸取乙醇对爬胶部位进行清洁后，导线根部没有胶液，但是线皮会出现明显变黑，变黑部位高度2-3mm, 影响外观；
少量多次灌胶法：降低每次灌胶量，能有效降低爬胶高度，但整体灌胶时间较长，对产品生产进度影响较大；
低温固化法：产品灌胶后，放在空调间(低温环境)静置，爬胶现象有明显降低。
综合上述几种工艺处理办法，实际操作过程中以导线预成型法为主，兼顾少量多次灌胶法和低温固化法，根据电缆实际使用情况选择，能有效降低灌胶产品爬胶现象。
3.2 灌胶产品空洞
塑料外壳产品，在使用DG-3S胶粘剂灌封固化后，产品校偏过程中，出现接触件缩针现象，造成产品对接不良，影响产品正常使用。在灌胶缩针的产品进行解剖实验后，发现灌胶腔底部存在空洞(如图5所示),接触件根部无胶液粘接。
图5灌封产品接触件根部空洞
图6改善后灌胶产品
3.2.1 灌胶产品空洞的原因分析
(1)胶液粘度较大，底胶流速较慢；(2)温差导致胶液结合特性和流动速度不同；(3)填充胶液过程中，造成流动性真空；
3.2.2 灌胶产品空洞的工艺控制办法
(1)采用细针头底部灌胶法
某些系列产品，灌胶腔较窄，使用直径0.2的细针头灌胶；
(2)少量多次灌胶法
单次产品灌胶高度不超过1mm, 每次灌胶都是用快克吹平，分多次进行操作，增加灌胶次数；
(3)低温静置固化法
灌封产品在空调间(低温环境)静置不超过4小时，再把产品放置在烘箱低温60℃环境下固化不超过4小时；
(4)加热平台灌胶固化法
需灌胶产品在加热平台(设置80℃)上，预热十分钟以内，将产品放在加热平台上灌胶，灌封完成后在加热平台(设置80℃)上固化不超过4小时；
3.2.3 工艺处理效果分析
几种工艺控制办法的对比：
采用细针头底部灌胶法：细针头能有效深入接触件根部灌胶，灌胶产品空洞减少，但由于针头较细，操作过程中针头容易堵塞，灌封2～3只产品，就需要重新更换针头，影响灌胶效率；
少量多次灌胶法：降低每次灌胶量，能有效降低灌胶空洞，但整体灌胶时间较长，对产品生产进度影响较大；
低温静置固化法：低温静置，然后进烘箱固化，产品空洞没有明显减少；
加热平台灌封固化法：对产品进行预热后再灌封，DG-3S胶液的流淌性明显更好，灌胶产品的空洞问题基本解决，灌胶效率也得到有效提升。
综合上述几种工艺处理办法，实际操作过程中以加热平台灌胶法为主，灌胶产品空洞问题均可选用此工艺控制办法。通过完善加热平台灌封固化法的工艺措施，灌胶空洞的问题基本得到有效控制(如图6所示)。
3.3 灌胶产品气泡
灌胶产品，在使用环氧灌封材料(DG-3S、W280等)进行灌封，灌封固化后胶液表面或内部存在大量气泡(如图7-8所示),不仅影响产品电性能，更重要是影响产品的机械性能，无论是胶体内的内应力，还是外来的应力，都会使它不能连续、均匀地传递应力造成应力在气泡部位集中，容易产生裂纹或开裂，导致灌封失败。
图7 DG-3S灌胶产品空洞
图8 W280灌胶产品空洞
3.3.1 灌胶产品气泡的原因分析
(1)胶液配比前，A组份胶液存在沉降情况，搅拌时混入气泡；(2)固化速度过快，或者固化剂添加过多；(3)配置胶粘剂的过程中混入气泡；(4)胶粘剂存放时间太长或者环境比较潮湿
3.3.2 灌胶产品气泡的工艺控制办法
(1)室温晾置固化法
灌胶后的产品，放在室温25℃左右下固化，晾置一到两天；
(2)挑胶棒挑破法
灌胶产品放在80℃烘箱烘焙不超过4小时，期间每隔半小时，从烘箱取出用挑胶棒挑破环氧胶表面气泡，重新补齐胶液；
(3)真空配置胶液法
使用真空离心搅拌机代替传统手工调胶，通过在真空环境下高速搅拌，排除配置胶液过程中产生的气泡；
3.3.3 工艺处理效果分析
几种工艺控制办法的对比：
室温晾置固化法：室温环境下固化，气泡缓慢从胶液表面排出，能有效降低，但固化时间较长，影响生产效率；
挑胶棒挑破法：灌胶产品，在经过两轮挑破补胶后，产品表面基本没有气泡，产品固化后无不良现象，但此法操作流程过长，影响生产效率；
真空配制胶液法：使用设备来配制胶粘剂，配比完成胶液表面基本没有气泡，灌胶后产品气泡得到有效抑制；
综合上述几种工艺处理办法，实际操作过程中以真空配制胶液法为主，兼顾室温晾置固化法和挑胶棒挑破法，能有效减少灌封产品产生的气泡。
4、结束语
本文对灌封工艺以及要点进行了简单的描述，列举了几种距微型矩形电连接器灌胶过程中出现的问题，结合实际工作经验，对灌胶过程发生的问题，进行有效的处理，为后续电缆组件灌封提供工艺指导。
电缆组件灌封的问题不仅仅是操作人员的问题，也与工艺、生产过程的控制息息相关。针对生产过程中的薄弱环节，我们线缆组件的工艺人员，必须优化工艺流程，用过设备、工装和工艺改善，从流程和方法上降低灌封不良的发生，只有持续改善才能不断提高产品的产量和质量。
参考文献:
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文章来源:李亚新,周鑫宇,董晗,等.浅谈电缆组件灌封工艺及其应用分析[J].机电元件,2024,44(05):44-46+50.
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