电子行业的硅橡胶加工

By 迈克·陈生产总监 | 拥有超过12年的橡胶制造经验 |LinkedIn

要点总结

• 电子产品中使用的硅橡胶，其垫圈和密封件的加工公差要求在±0.1毫米以内，内部电子元件的阻燃性能要求符合UL 94 V-0标准。
• 采用伺服电机控制的精密硅胶切割机，切割速度高达每分钟 120 刀，进给精度可达 ±0.1 毫米，适用于电子零件生产。
• 硅胶的抗撕裂强度低，机械去毛刺具有挑战性；对于毛刺厚度小于 0.3 毫米的硅胶电子元件，低温去毛刺（-100°C 至 -130°C）是首选方法。
• 三阶段清洗和干燥工艺可去除脱模剂和颗粒污染物，然后硅胶电子元件才能进行组装或包装。

简而言之：电子行业硅橡胶加工包括将硅胶片材精确切割成垫片和密封件，去除模压硅胶电子元件的毛刺，清洗以去除脱模剂和颗粒污染物，以及控制固化以达到规定的物理性能。由于电子外壳和密封元件需要尺寸公差在±0.1毫米以内，且表面洁净度需满足洁净室环境的要求，因此，配备伺服电机控制、PLC编程和多级清洗系统的自动化加工设备已成为电子级硅胶生产的标准配置。

硅橡胶因其热稳定性、电绝缘性和抗环境降解性而被广泛应用于电子领域。其主要应用包括键盘薄膜、连接器密封件、电磁干扰（EMI）垫片、显示屏边框垫片、电池仓密封件以及开关和传感器的保护套。由于电子组装对公差和洁净度有着严格的要求，每种应用都有其特定的加工要求，这与通用硅胶成型工艺有所不同。

由于硅橡胶的玻璃化转变温度接近-120°C，且与其他弹性体相比撕裂强度较低，因此其加工需要针对这些物理特性定制的设备和参数。本文将介绍电子产品中使用的硅橡胶元件的主要加工步骤——切割、去毛刺、清洗和质量检验。

硅橡胶在电子领域的应用：加工要求

电子产品中的硅橡胶元件按加工复杂程度可分为三类。垫圈和密封件通常由厚度为 0.5 毫米至 5.0 毫米的压延硅胶片模切或半切而成。ASTM D2000橡胶制品分类中，电子产品用硅胶垫片通常按产品线标注，例如 2GE705，并根据应用对硬度、拉伸强度和伸长率有具体要求。

模压硅胶组件——例如键盘、护套和定制外壳——采用压缩成型或液态硅橡胶 (LSR) 注塑成型工艺生产。这些部件在成型后需要去除飞边，而 LSR 成型工艺中常见的薄飞边则需要低温或精密机械去毛刺处理。第三类产品，即硅胶封装材料和灌封胶，以液态形式涂覆并直接固化，无需机械加工。

电子应用中的阻燃性和环境测试要求参考了 UL 94 和 IEC 60068 标准。

电子元件精密硅胶切割

这硅胶切割机厦门兴昌佳公司生产的这款硅胶片材和卷材加工机，可将硅胶片材和卷材加工成电子垫片和密封件所需的精确尺寸。该机器采用伺服电机驱动和PLC触摸屏控制，可实现可编程切割模式，并可调节切割深度和刀片选择，适用于加工硅胶片材、管材和各种定制形状。

对于大批量生产电子硅胶部件而言，全自动硅胶切割机该设备可连续运行并自动堆垛。主要规格包括：切片宽度可从零向上调节，刀片长度为 550 毫米，切片厚度为 0 至 10 毫米，切片速度最高可达每分钟 120 刀。该机器采用气缸压紧物料，压力可根据物料厚度自动调节，无需像老式设备那样手动调节弹簧。PLC 控制系统可监控物料进料、产品计数和堆垛情况，并在物料不足或堆垛已满时发出警报。

半切——即切穿硅胶层但不切穿离型纸——是电子外壳中使用的背胶硅胶垫片的标准切割方法。伺服电机进给精度达到±0.1毫米，对于保证每批次数千个零件的尺寸一致性至关重要。

硅橡胶电子元件去毛刺

硅胶的物理特性给去毛刺带来了独特的挑战。由于硅橡胶的撕裂强度低、柔韧性高，薄的模具毛刺在机械摩擦下会发生弯曲而非断裂。对于毛刺厚度小于0.3毫米的硅胶电子元件，机械去毛刺可能会撕裂毛刺连接处的基材。采用液氮在-100°C至-130°C的低温下进行去毛刺，可以选择性地使薄毛刺脆化，同时保持硅胶本体的结构完整性，从而实现干净利落地去除毛刺，且不会损伤表面。

对于毛边厚度超过0.3毫米或分型线几何形状简单的硅胶零件，可以使用软性介质和较低的翻滚速度进行机械去毛边。XCJ-G600 机械式去毛刺机通过适当参数的调整，该设备可加工直径范围为 3 毫米至 100 毫米的硅胶零件，但建议在全面生产前进行试生产以验证表面质量。

电子组装用硅胶部件的清洁与干燥

硅胶电子元件在成型和去毛刺后需要清洗，以去除脱模剂、残留的毛刺粉尘和操作过程中产生的污染物。脱模剂会干扰电子组装过程中的粘合剂粘合，而导电颗粒污染则会导致组装后的器件发生短路。橡胶清洗烘干机专为硅橡胶、硬件、塑料和电子外壳而设计，采用三组六阶段清洁程序，可根据不同的污染程度自由组合。

对于需要洁净室环境的电子应用，清洗过程应使用去离子水和非离子表面活性剂，然后进行高效空气微粒过滤器（HEPA）过滤干燥，以防止二次污染。该机器的六个清洗阶段可实现顺序的清洗、漂洗和干燥循环，并可根据特定的硅胶配方进行编程。IPC-1601电子组件的处理标准，清洁度验证应包括 10 倍放大倍率下的目视检查和进入高可靠性电子组件的零件的离子污染测试。

电子硅橡胶加工中的质量控制

质量参数基于消费电子产品和工业电子产品中硅橡胶元件的典型规格。具体要求因原始设备制造商 (OEM) 而异。

硅胶电子元件的尺寸检测应考虑材料的热膨胀系数，其比丁腈橡胶 (NBR) 或三元乙丙橡胶 (EPDM) 高约 3-4 倍。在 25°C 下测量的元件尺寸可能比 ISO 3601 标准中规定的 O 型圈尺寸测量参考温度 23°C 下测量的尺寸大 0.15%。建议在温控环境下对精密硅胶电子元件进行检测。

结论：电子级硅橡胶的集成加工

电子行业硅橡胶加工的每个环节都要求极高的精度——从切割、去毛刺到清洗和质量检验。硅橡胶的低撕裂强度和高热敏性要求其设备参数与丁腈橡胶 (NBR)、三元乙丙橡胶 (EPDM) 或氟橡胶 (FKM) 等化合物的加工设备有所不同。采用伺服电机控制的自动化切割机、用于薄毛刺硅橡胶部件的低温去毛刺工艺以及多级清洗系统构成了电子级硅橡胶部件的标准加工生产线。

进入电子硅胶市场的制造商应在全面生产前通过测试批次验证每个加工阶段，尤其要注意根据飞边厚度选择去毛刺方法以及去除脱模剂的清洁效果。