Hình 1.So sánh khái niệm về hoạt động của lớp phủ epoxy cứng và dẻo, minh họa sự khác biệt về nồng độ ứng suất bên trong và sự phân bố ứng suất xung quanh các thành phần điện tử nhạy cảm với ứng suất-.
Giới thiệu trang
Trong đóng gói điện tử, vật liệu phủ epoxy thường được lựa chọn dựa trên yêu cầu bảo vệ môi trường và độ ổn định cơ học.
Tuy nhiên, khi các tổ hợp điện tử trở nên nhỏ gọn hơn và dung sai của các thành phần bị thắt chặt,ứng suất cơ học bên trong được tạo ra trong quá trình đóng gói đã trở thành một vấn đề thiết kế ngày càng quan trọng, đặc biệt đối với các thành phần nhạy cảm-với áp lực.
Bài viết này xem xéthệ thống bầu epoxy cứng và linh hoạt khác nhau như thế nào về hoạt động cơ họcvà những khác biệt này có thể ảnh hưởng như thế nào đến sự phát triển ứng suất và độ tin cậy-lâu dài trong chu trình nhiệt.
Tìm hiểu về căng thẳng-Lắp ráp điện tử nhạy cảm
Căng thẳng-các tổ hợp điện tử nhạy cảm thường bao gồm các bộ phận hoặc mối liên kết có khả năng chịu đựng kém hơn với các ràng buộc cơ học hoặc chuyển động vi sai. Các ví dụ phổ biến bao gồm:
- Tụ gốm và các thành phần dựa trên ferrite
- Mối hàn cao-mịn
- Cảm biến và các bộ phận điện tử chính xác
Trong các hội đồng này,ứng suất cơ học thường được đưa vào một cách gián tiếp, không phải thông qua tải trọng bên ngoài mà thông qua các tương tác vật liệu trong quá trình đóng rắn và vận hành nhiệt.
Chậu Epoxy cứng: Ràng buộc cơ học và hỗ trợ kết cấu
Hệ thống bầu epoxy cứng được sử dụng rộng rãi ở những nơigia cố cấu trúc, kháng hóa chất và ổn định kích thướcđược yêu cầu.
Các đặc tính vật liệu chính bao gồm:
- Mô đun cao sau khi đóng rắn
- Biến dạng đàn hồi hạn chế
- Độ bám dính mạnh mẽ với chất nền và các thành phần
Khi áp dụng trên các tổ hợp điện tử, epoxies cứngràng buộc cơ học các thành phần tại chỗ, có thể có lợi cho khả năng chống rung và tính toàn vẹn của vỏ.
Tuy nhiên, trong các thiết kế nhạy cảm{0}}có áp lực,ràng buộc tương tự này có thể khuếch đại ứng suất bên trong khi các vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt (CTE) khác nhau được liên kết với nhau.
Chậu Epoxy linh hoạt: Tuân thủ và điều tiết căng thẳng
Hệ thống epoxy linh hoạt được xây dựng để giữ lạiđộ đàn hồi được kiểm soát sau khi đóng rắn, cho phép hạn chế biến dạng dưới tải trọng cơ hoặc nhiệt.
Hành vi điển hình bao gồm:
Mô đun thấp hơn so với epoxies cứng
Khả năng điều chỉnh chuyển động tương đối giữa các vật liệu
Giảm sự truyền ứng suất sang các bộ phận trong quá trình giãn nở và co lại
Trong các tổ hợp nhạy cảm-có ứng suất, epoxies linh hoạt thường được đánh giá về khả năngnồng độ ứng suất vừa phải tại các bề mặt, đặc biệt là xung quanh các thành phần dễ vỡ và các mối hàn.
CTE không phù hợp và cân nhắc về chu trình nhiệt
Các tổ hợp điện tử thường bao gồm các vật liệu có giá trị CTE khác nhau đáng kể, chẳng hạn như chất nền FR-4, các thành phần gốm, vỏ kim loại và vật liệu đóng gói.
Trong quá trình luân nhiệt, những vật liệu này giãn nở và co lại với tốc độ khác nhau.
Nếu chuyển động bị hạn chế về mặt cơ học,căng thẳng bên trong có thể tích lũy ở ranh giới vật chất, đặc biệt là khi sự đóng gói cứng nhắc ngăn cản sự thư giãn ứng suất.
Hệ thống epoxy linh hoạt có thể cho phép phân phối lại ứng suất một phần thông qua biến dạng đàn hồi, trong khi hệ thống cứng có xu hướng duy trì ứng suất trong tổ hợp.
Hình 2.Hình minh họa chu trình nhiệt cho thấy cách bao bọc cứng nhắc có thể tập trung ứng suất trong quá trình giãn nở/co lại, trong khi lớp bầu phù hợp hơn giúp phân phối lại ứng suất.
Các vấn đề về bối cảnh thiết kế: Không có sự lựa chọn vật liệu phổ quát
Điều quan trọng cần lưu ý làcả hệ thống bầu epoxy linh hoạt và cứng nhắc đều không ưu việt hơn.
Đánh giá vật liệu nên xem xét:
- Tính dễ vỡ của thành phần
- Phạm vi nhiệt độ dự kiến và tần suất đạp xe
- Yêu cầu hỗ trợ cơ khí
- Tiếp xúc với môi trường và hóa chất
Trong một số thiết kế, việc bao bọc cứng nhắc mang lại sự bảo vệ và ổn định cần thiết. Ở những người khác,quản lý căng thẳng trở thành ưu tiên cao hơn độ cứng tuyệt đối.
Phương pháp tiếp cận đóng gói theo lớp trong thực tế
Trong một số thiết kế-có độ tin cậy cao nhất định, các kỹ sư có thể áp dụngkhái niệm đóng gói lớp, trong đó lớp epoxy tuân thủ được áp dụng trực tiếp lên các thành phần nhạy cảm với ứng suất-, sau đó là lớp epoxy cứng để bao bọc bên ngoài hoặc hỗ trợ vỏ.
Cách tiếp cận này cho phéphấp thụ ứng suất và độ bền kết cấu được giải quyết riêng, thay vì buộc phải thỏa hiệp thông qua một lựa chọn vật chất duy nhất.
Hình 3.Minh họa khái niệm về sự đóng gói theo lớp được sử dụng để tách sự hấp thụ ứng suất khỏi hỗ trợ kết cấu.
Những điểm mấu chốt để đánh giá vật liệu
- Epoxy cứngcung cấp sự ổn định cơ học nhưng có thể gây ra ứng suất bên trong cao hơn trong các cụm lắp ráp bị ràng buộc
- Epoxy linh hoạtcung cấp chỗ ở căng thẳng nhưng có thể không đáp ứng tất cả các yêu cầu về cấu trúc
- CTE không khớp và chu kỳ nhiệtlà những động lực quan trọng của sự phát triển căng thẳng bên trong
- Hành vi quan trọng phải được đánh giá trong bối cảnh mức độ nhạy cảm của thành phần và mức độ ưu tiên thiết kế ở cấp độ hệ thống-
Tài liệu tham khảo thực tế
Các đặc tính của vật liệu được thảo luận ở trên thường được đánh giá trong quá trình lựa chọn hệ thống bầu epoxy linh hoạt cho các tổ hợp điện tử nhạy cảm-có ứng suất.
Dành cho những độc giả quan tâm đến việc những cân nhắc này chuyển thành mộtđặc điểm kỹ thuật vật liệu thực tế, trang sản phẩm sau đây cung cấpmột ví dụ về hệ thống epoxy dẻo có ứng suất-thấphiện có sẵn.
🔗 Xem sản phẩm chậu Epoxy linh hoạt
**Việc lựa chọn vật liệu thực tế phải luôn được xác thực dựa trên các yêu cầu-cụ thể của ứng dụng.
Tài nguyên kỹ thuật liên quan
