Hình 1.Minh họa phép đo độ cứng Shore D được sử dụng để mô tả khả năng chống lõm bề mặt của vật liệu bầu cứng.
Giới thiệu
Độ cứng Shore D là một trong những thông số được tham chiếu thường xuyên nhất trong thông số kỹ thuật của hỗn hợp bầu.
Tuy nhiên, nó cũngmột trong những giá trị thường bị hiểu lầm nhấttrong thiết kế đóng gói điện tử.
Nhiều nhóm thiết kế liên kết trực quan độ cứng Shore D cao hơn với khả năng bảo vệ tốt hơn hoặc độ tin cậy cao hơn.
Trong thực tế,độ cứng chỉ mô tả khả năng chống lại vết lõm bề mặt, chứ không phải cách vật liệu được xử lý hoạt động dưới tác dụng của nhiệt hoặc cơ học.
Bài viết này giải thíchĐộ cứng Shore D thực sự đo được điều gì, nó không đại diện cho điều gì và các kỹ sư nên diễn giải nó như thế nàokhi đánh giá vật liệu làm bầu.
Độ cứng Shore D là gì?
Độ cứng Shore D là phép đo tiêu chuẩn cho thấyKhả năng chống lõm của vật liệu dưới một lực xác định.
Nó thường được áp dụng chonhựa cứng, nhựa nhiệt rắn và polyme cứng, nơi mà vảy Shore A mềm hơn không còn phù hợp nữa.
Các đặc điểm chính của độ cứng Shore D bao gồm:
Được đo bằng máy đo độ cứng Shore D với đầu đo sắc nét
đại diệnsức cản bề mặt, không phải biến dạng khối
Hữu ích cho việc so sánhđộ cứng tương đốitrong số các vật liệu được xử lý
Làm rõ quan trọng:
Độ cứng Shore D không đo được độ đàn hồi, độ dẻo dai hoặc khả năng hấp thụ ứng suất.
Hình 2.So sánh khái niệm về thang đo độ cứng Shore A và Shore D, minh họa các ứng dụng khác nhau của chúng trong vật liệu đàn hồi mềm và bầu cứng
nguyên vật liệu.
Tại sao Shore D thường được sử dụng trong bầu Epoxy
Các hợp chất làm bầu Epoxy thường nằm trong phạm vi Shore D vì chúng đóng rắn thànhmạng lưới cứng nhắc, liên kết chéo cao.
Từ quan điểm kỹ thuật, độ cứng Shore D thường được coi là vì nó:
- chỉ rađộ cứng kích thước sau khi chữa bệnh
- Giúp mô tảđộ cứng kết cấucủa chất đóng gói
- Cho phép so sánh cơ bản giữa các hệ thống nhựa cứng khác nhau
Kết quả là, Shore D đã trở thành một cách viết tắt thuận tiện để mô tả hành vi của epoxy được xử lý.
Tuy nhiên,sự tiện lợi không nên nhầm lẫn với sự đầy đủ.
Độ cứng Shore D làm gìKhôngkể cho bạn nghe
Một lỗi thiết kế thường gặp là coi độ cứng là đại diện cho độ tin cậy.
Trong thực tế, độ cứng Shore D cókhôngbiểu thị:
- Ứng suất bên trong sinh ra trong quá trình đóng rắn
- Truyền ứng suất trong chu trình nhiệt
- Khả năng đáp ứng sự không phù hợp của CTE
- Khả năng chống nứt hoặc tách lớp theo thời gian
Giá trị Shore D cao chỉ xác nhận rằng vật liệu có khả năng chống thụt đầu dòng-nó không mô tả ứng suất phát triển hoặc tích tụ bên trong một cụm được bao bọc như thế nào.
Độ cứng và sự truyền ứng suất trong đóng gói
Các tổ hợp điện tử được cấu tạo từ các vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt (CTE) rất khác nhau, bao gồm:
- PCB
- Linh kiện gốm sứ
- Dây dẫn kim loại
- Vỏ polyme
Khi các tập hợp này được đóng gói vớivật liệu có độ cứng-cao,-biến dạng thấp, sự giãn nở nhiệt bị hạn chế.
Hậu quả kỹ thuật:
Biến dạng nhiệt được chuyển trực tiếp thành ứng suất cơ học, tập trung ở các giao diện vật liệu và các điểm kết thúc thành phần.
Hình 3.Sơ đồ minh họa cho thấy sự giãn nở nhiệt không khớp có thể truyền ứng suất từ vật liệu bầu cứng sang các linh kiện điện tử như thế nào.
Sự căng thẳng này có thể không được nhìn thấy ngay lập tức nhưng có thể biểu hiện sau đó dưới dạng:
- vết nứt vi mô
- Tách giao diện
- Suy giảm độ tin cậy lâu dài-
Khi độ cứng Shore DLàsố liệu phù hợp
Bất chấp những hạn chế của nó, độ cứng Shore D vẫn là một thông số có giá trị và hữu ích khi được áp dụng một cách thích hợp.
Nó đặc biệt có liên quan trong các ứng dụng ưu tiên:
- Độ cứng kết cấu
- Giữ hình dạng
- Cố định cơ học
- Chuyển động thành phần tối thiểu
Trong những bối cảnh này, Shore D giúp mô tảđộ cứng, không phải quản lý căng thẳng.
Các kỹ sư nên giải thích Shore D như thế nào trong thực tế
Một cách tiếp cận chính xác hơn là coi độ cứng Shore D làmột tham số trong bối cảnh thiết kế rộng hơn.
Giải thích được đề xuất:
- Dùng Shore D để so sánhđộ cứng tương đối
- Đánh giá phạm vi nhiệt, hình học và giao diện vật liệu một cách riêng biệt
- Tránh cho rằng độ cứng cao hơn sẽ tự động cải thiện độ tin cậy
Đánh giá kỹ thuật quan trọng hơn chỉ riêng độ cứng số.
Những quan niệm sai lầm phổ biến về độ cứng Shore D
Quan niệm sai lầm 1:Shore D cao hơn có nghĩa là bảo vệ tốt hơn
→ Việc bảo vệ phụ thuộc vào trạng thái ứng suất chứ không phải độ cứng bề mặt.
Quan niệm sai lầm 2:Shore D dự đoán nguy cơ nứt
→ Vết nứt được tạo ra do sự tích tụ ứng suất chứ không phải do khả năng chống lõm.
Quan niệm sai lầm 3:Một giá trị độ cứng phù hợp với tất cả các thiết kế
→ Độ cứng tối ưu phụ thuộc vào kết cấu lắp ráp và điều kiện vận hành.
Phần kết luận
Độ cứng Shore D là một thông số mô tả hữu ích-nhưng chỉ khi các giới hạn của nó được hiểu rõ ràng.
Trong các ứng dụng bầu điện tử,hiểu sai độ cứng là thước đo độ tin cậy có thể gây ra rủi ro-dài hạnkhông thể nhìn thấy được trong quá trình kiểm tra ban đầu.
Độ cứng giải thích độ cứng của vật liệu.
Nó không giải thích làm thế nào một hội đồng tồn tại được.
Tham khảo nội bộ(Liên kết theo tầng)
Để thảo luận kỹ thuật sâu hơn về mức độ tương tác giữa độ cứng, ứng suất bên trong và lựa chọn vật liệu trong thiết kế đóng gói, hãy tham khảo:
→ Quản lý ứng suất ở mức cao-Bàn Epoxy có độ cứng cao (Cân nhắc về thiết kế kỹ thuật)
