环氧树脂是分子中带有两个或两个以上环氧基的低分子量物质及其交联固化产物的总称，其最重要一类是双酚 A 型环氧树脂。因原材料易得，成本低，其产量比例约占世界环氧树脂使用量 80% 以上，故也被称作通用型环氧树脂。环氧树脂，与酚醛树脂和不饱和聚酯树脂，被称为三大通用型热固性树脂。环氧树脂具有良好的工艺性能和黏结特性，力学性能和电气性能俱佳、尺寸稳定性好，并具有极佳的耐候性和耐温性。环氧树脂用途广泛，可用于涂料、胶黏剂、封装料、工程塑料、复合材料和建筑材料等领域，特别是在电子电器行业产品灌封、浇注等密封工艺上有很广泛的应用。将环氧树脂应用在电子电器产品的封装工艺上，不但稳定性高、密封性好，而且工艺简单，能很大程度上降低生产成本。

环氧树脂本身是无毒的，但是其固化后的产品往往有一定的毒性，这是因为固化过程所添加的助剂带有毒性。要确定固化工艺，不仅要了解固化过程的动力学，还需要对固化剂、促进剂以及各类添加剂进行选择。此次毕业设计的目的就是通过文献调研，综合考虑环保、成本和性能等因素，研究设计出用于电子封装用环氧树脂的最佳固化方案。

现如今，国内外学者们对于环氧树脂的研究大都是从其固化过程的动力学着手的。固化动力学研究中的常用方法是等温或非等温差示扫描量热法(DSC)。在非等温DSC法中，不同升温速率下的活化能不同，导致不同升温速率下基线偏移情况差异较大，由于实验人员基线选取的不同，将对实验结果产生较大影响。在等温固化过程中，尤其是中低温固化后期往往会出现扩散效应，因此在使用非等温DSC法得到的动力学模型对等温固化结果进行预测时，后期预测结果往往偏大。总的来看，等温DSC法研究树脂中低温固化得出的动力学模型更为准确。动力学分析中常用到的方法是唯象法和机理法，由于环氧树脂固化机理十分复杂，因此普遍采用唯象法。

环氧树脂属于热固性树脂，而热固性聚合物基复合材料在加工成型过程中产生的残余应力会导致材料强度降低，制件形状、尺寸改变以及引起内部开裂、分层等严重问题。随着热固性树脂基复合材料在航空、航天领域的广泛应用，上述问题已经受到越来越多的关注。关于残余应力形成的机理及影响因素，国内外已经开展了很多工作，研究人员发现最主要的因素是热膨胀、化和学收缩模具－制件相互作用。一般认为，纤维的性能在热固性树脂基复合材料制造过程中保持不变，而基体树脂的性能则随温度和固化度的不同而变化，残余应力和应变的演变主要取决于基体的行为，尤其是其体积在工艺过程中的演变。因此，热固性树脂基体的体积固化收缩（包括化学收缩和热收缩）是复合材料产品制造过程中残余应力的主要来源。所以减少环氧树脂固化过程的内应力，降低固化收缩是本次优化固化工艺的主要目的。采用光纤光栅实时监测环氧树脂固化过程中的温度和应变变化，并和模拟结果进行对比分析，便能够得到优选的固化工艺曲线。

如果能够优化用于电子封装的环氧树脂固化工艺，降低固化内应力，一方面能够有效避免产品被固化收缩应力破坏，提高产品的使用寿命，降低生产制造成本，提高产品使用过程中的安全性。另一方面有利于拓宽环氧树脂应用领域，开辟热固性树脂发展新前景。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

采用Abaqus有限元分析软件进行多物理场耦合建模仿真优选出较佳的三条阶级固化工艺路线，并经过实际制样与测试验证过程（优选工艺曲线下，树脂的拉伸、压缩、弯曲、冲击性能尽量不低于现有工艺，实际固化物的固化温度与最终应力相对较低），优选得到一条最佳的固化工艺曲线，且采用优化的固化工艺方案的树脂温度和应变的有限元模拟结果和相应条件下的FBG测试结果的误差在20%以内。

2.2 研究目标

借助于多物理场耦合Abaqus有限元分析，同时辅以试验验证方法，考虑灌注对象在温度可接受范围内，优化现有的一种中高温环氧树脂的固化工艺，以降低材料应力。

2.3 技术方案