電子業的矽橡膠加工

By 麥克·陳生產總監 | 擁有超過12年的橡膠製造經驗 |LinkedIn

重點總結

• 電子產品中使用的矽橡膠，其墊圈和密封件的加工公差要求在±0.1毫米以內，內部電子元件的阻燃性能要求符合UL 94 V-0標準。
• 採用伺服馬達控制的精密矽膠切割機，切割速度高達每分鐘 120 刀，進給精度可達 ±0.1 毫米，適用於電子零件生產。
• 矽膠的抗撕裂強度低，機械去毛邊具有挑戰性；對於毛邊厚度小於 0.3 毫米的矽膠電子元件，低溫去毛邊（-100°C 至 -130°C）是首選方法。
• 三階段清洗和乾燥製程可去除脫模劑和顆粒污染物，然後矽膠電子元件才能進行組裝或包裝。

簡而言之：電子業矽橡膠加工包括將矽膠片材精確切割成墊片和密封件，去除模壓矽膠電子元件的毛刺，清洗以去除脫模劑和顆粒污染物，以及控制固化以達到規定的物理性能。由於電子外殼和密封元件需要尺寸公差在±0.1毫米以內，且表面潔淨度需滿足無塵室環境的要求，因此，配備伺服馬達控制、PLC程式設計和多級清洗系統的自動化加工設備已成為電子級矽膠生產的標準配備。

矽橡膠因其熱穩定性、電絕緣性和抗環境降解性而被廣泛應用於電子領域。其主要應用包括鍵盤薄膜、連接器密封件、電磁幹擾（EMI）墊片、顯示器邊框墊片、電池倉密封件以及開關和感測器的保護套。由於電子組裝對公差和潔淨度有著嚴格的要求，每種應用都有其特定的加工要求，這與通用矽膠成型過程有所不同。

由於矽橡膠的玻璃化轉變溫度接近-120°C，且與其他彈性體相比撕裂強度較低，因此其加工需要針對這些物理特性量身定制的設備和參數。本文將介紹電子產品中所使用的矽橡膠元件的主要加工步驟—切割、去毛邊、清洗和品質檢驗。

矽橡膠在電子領域的應用：加工要求

電子產品中的矽橡膠元件依加工複雜程度可分為三類。墊圈和密封件通常由厚度為 0.5 毫米至 5.0 毫米的壓延矽膠片模切或半切而成。ASTM D2000橡膠製品分類中，電子產品用矽膠墊片通常按產品線標註，例如 2GE705，並根據應用對硬度、拉伸強度和伸長率有具體要求。

模壓矽膠組件——例如鍵盤、護套和定制外殼——採用壓縮成型或液態矽橡膠 (LSR) 注塑成型工藝生產。這些零件在成型後需要移除飛邊，而 LSR 成型製程中常見的薄飛邊則需要低溫或精密機械去毛邊處理。第三類產品，即矽膠封裝材料和灌封膠，以液態塗覆並直接固化，無需機械加工。

電子應用中的阻燃性和環境測試要求參考了 UL 94 和 IEC 60068 標準。

電子元件精密矽膠切割

這矽膠切割機廈門興昌佳公司生產的這款矽膠片材和捲材加工機，可將矽膠片材和捲材加工成電子墊片和密封件所需的精確尺寸。本機採用伺服馬達驅動和PLC觸控螢幕控制，可實現可程式切割模式，並可調整切割深度和刀片選擇，適用於加工矽膠片材、管材和各種客製化造型。

對於大量生產電子矽膠零件而言，全自動矽膠切割機本設備可連續運作並自動堆疊。主要規格包括：切片寬度可從零向上調節，刀片長度為 550 毫米，切片厚度為 0 至 10 毫米，切片速度最高可達每分鐘 120 刀。本機器採用汽缸壓緊物料，壓力可根據物料厚度自動調節，無需像老式設備那樣手動調整彈簧。 PLC 控制系統可監控物料進料、產品計數和堆疊情況，並在物料不足或堆疊已滿時發出警報。

半切——即切穿矽膠層但不切穿離型紙——是電子外殼中使用的背膠矽膠墊片的標準切割方法。伺服馬達進給精度達到±0.1毫米，對於確保每批次數千個零件的尺寸一致性至關重要。

矽橡膠電子元件去毛邊

矽膠的物理特性為去毛邊帶來了獨特的挑戰。由於矽橡膠的撕裂強度低、柔韌性高，薄的模具毛邊會在機械摩擦下彎曲而非斷裂。對於毛邊厚度小於0.3毫米的矽膠電子元件，機械去毛邊可能會撕裂毛邊連接處的基材。使用液態氮在-100°C至-130°C的低溫下進行去毛刺，可選擇性地使薄毛刺脆化，同時保持矽膠本體的結構完整性，從而實現乾淨利落地去除毛刺，且不會損傷表面。

對於毛邊厚度超過0.3毫米或分型線幾何形狀簡單的矽膠零件，可以使用軟性介質和較低的翻滾速度進行機械去毛邊。XCJ-G600 機械式去毛邊機透過適當參數的調整，該設備可加工直徑範圍為 3 毫米至 100 毫米的矽膠零件，但建議在全面生產前進行試生產以驗證表面品質。

電子組裝用矽膠零件的清潔與乾燥

矽膠電子元件在成型和去毛邊後需要清洗，以去除脫模劑、殘留的毛邊粉塵和操作過程中產生的污染物。脫模劑會幹擾電子組裝過程中的黏合劑黏合，而導電顆粒污染會導致組裝後的裝置發生短路。橡膠清洗烘乾機專為矽橡膠、五金、塑膠和電子外殼而設計，採用三組六階段清潔程序，可根據不同的污染程度自由組合。

對於需要無塵室環境的電子應用，清洗過程應使用去離子水和非離子界面活性劑，然後進行高效能空氣微粒過濾器（HEPA）過濾乾燥，以防止二次污染。此機器的六個清洗階段可實現順序的清洗、沖洗和乾燥循環，並可根據特定的矽膠配方進行編程。IPC-1601電子組件的處理標準，清潔度驗證應包括 10 倍放大倍率下的目視檢查和進入高可靠性電子組件的零件的離子污染測試。

電子矽橡膠加工中的品質控制

品質參數是基於消費性電子產品和工業電子產品中矽橡膠元件的典型規格。具體要求因原始設備製造商 (OEM) 而異。

矽膠電子元件的尺寸檢測應考慮材料的熱膨脹係數，其比丁腈橡膠 (NBR) 或三元乙丙橡膠 (EPDM) 高約 3-4 倍。在 25°C 下測量的元件尺寸可能比 ISO 3601 標準中規定的 O 型環尺寸測量參考溫度 23°C 下測量的尺寸大 0.15%。建議在溫控環境下對精密矽膠電子元件進行檢測。

結論：電子級矽橡膠的整合加工

電子行業矽橡膠加工的每個環節都要求極高的精度——從切割、去毛邊到清洗和品質檢驗。矽橡膠的低撕裂強度和高熱敏性要求其設備參數與丁腈橡膠 (NBR)、三元乙丙橡膠 (EPDM) 或氟橡膠 (FKM) 等化合物的加工設備有所不同。採用伺服馬達控制的自動化切割機、用於薄毛刺矽橡膠零件的低溫去毛邊製程以及多級清洗系統構成了電子級矽橡膠零件的標準加工生產線。

進入電子矽膠市場的製造商應在全面生產前透過測試批次驗證每個加工階段，尤其要注意根據飛邊厚度選擇去毛邊方法以及去除脫模劑的清潔效果。