Wyświetlenia: 0 Autor: Edytor witryny Czas publikacji: 2026-09-09 Pochodzenie: Strona
Błędy w zastosowaniach żywicy epoksydowej wiążą się z ogromnymi kosztami. Podczas hermetyzacji delikatnej mikroelektroniki lub zalewania komponentów przemysłowych pod wysokim napięciem, Twoim głównym wrogiem jest niedopasowanie termiczne. Niekontrolowana rozszerzalność cieplna powoduje poważne naprężenia wewnętrzne. Naprężenia te nieuchronnie prowadzą do wypaczeń komponentów, mikropęknięć i katastrofalnego rozwarstwienia w środowiskach o dużym naprężeniu.
Formulatorzy i inżynierowie materiałowi muszą mierzyć się z ciągłym balansowaniem. Należy osiągnąć stabilność wymiarową i wytrzymałość mechaniczną, zachowując jednocześnie urabialność reologiczną. Wybór niewłaściwego profilu wypełniacza powoduje bezpośrednio wady produkcyjne. Pogarsza to wytrzymałość dielektryczną i gwarantuje przedwczesną awarię podzespołów w terenie. Nie możesz sobie pozwolić na zgadywanie.
Optymalizacja wysokowydajnych systemów epoksydowych wymaga rygorystycznej oceny właściwości wypełniacza. Należy dokładnie przeanalizować rozkład wielkości cząstek, chemię obróbki powierzchni i charakterystykę rozszerzalności cieplnej. Dopasowanie tych dokładnych specyfikacji do wymagań aplikacji to jedyny sposób na zapewnienie długoterminowej niezawodności. Wybór słuszności proszek topionej krzemionki do żywicy epoksydowej decyduje o powodzeniu całego preparatu.
Podstawowym czynnikiem jest rozszerzalność cieplna: wykorzystanie proszku topionej krzemionki topionej o niskim współczynniku CTE nie podlega negocjacjom w celu minimalizacji naprężeń wewnętrznych i zapobiegania awariom związanym z cyklami termicznymi w kapsułkowaniu.
Rozmiar cząstek decyduje o przetwarzaniu: Dokładny rozmiar i rozkład cząstek topionej krzemionki określa maksymalne limity zawartości wypełniacza, bezpośrednio wpływając na lepkość nieutwardzonej żywicy i gęstość utwardzonego produktu.
Modyfikacja powierzchni zapobiega awariom: Niemodyfikowany hydrofilowy proszek topionej krzemionki często powoduje aglomerację i wnikanie wilgoci; przejście na proszek topionej krzemionki modyfikowanej epoksydami zapewnia wiązanie chemiczne i długoterminową niezawodność.
Zastosowanie dyktuje specyfikację: Proszek topionej krzemionki do opakowań elektronicznych wymaga rygorystycznej czystości (niskie zanieczyszczenie jonowe) w porównaniu z ogólnymi przemysłowymi masami doniczkowymi.
Wysokowydajne kompozyty epoksydowe muszą spełniać surowe wymagania podstawowe, aby przetrwać trudne warunki pracy. Stabilność wymiarowa jest obowiązkowa. Utwardzona matryca musi być odporna na odkształcenia pod wpływem ekstremalnych wahań temperatury. Odporność na szok termiczny zapobiega pękaniu podczas szybkich cykli ogrzewania i chłodzenia. Wyjątkowa izolacja elektryczna zapewnia bezpieczną pracę w środowiskach wysokiego napięcia i mikroelektroniki. Niewypełniona żywica epoksydowa nie spełnia wszystkich tych kryteriów. Za bardzo się rozszerza, słabo przewodzi ciepło i pęka pod wpływem naprężeń mechanicznych. Dodanie odpowiedniego wypełniacza nieorganicznego przekształca polimer bazowy w wytrzymały kompozyt konstrukcyjny.
Wewnętrzna struktura atomowa wypełniacza decyduje o jego zachowaniu termicznym. Standardowe krystaliczne koraliki kwarcowe i szklane mają uporządkowaną strukturę atomową. Krzemionka krystaliczna ulega przemianom fazowym w określonych temperaturach. Najbardziej zauważalna jest przemiana kwarcu alfa-beta w temperaturze 573°C. To przejście powoduje nagły, nieprzewidywalny wzrost objętości o około 0,8%. W sztywnej matrycy epoksydowej to nagłe rozszerzenie rozbija element od środka.
Topiona krzemionka (SiO2) jest zupełnie inna. Producenci tworzą go poprzez topienie wysokiej czystości krzemionki krystalicznej w temperaturach przekraczających 2000°C i szybkie jej schładzanie. Proces ten niszczy sieć krystaliczną, w wyniku czego powstaje niekrystaliczna, amorficzna struktura. Ta amorficzna natura zapewnia doskonałą stabilność termiczną. Charakteryzuje się temperaturą zeszklenia (Tg) wynoszącą około 1200°C i utrzymuje wyjątkowo wysokie temperatury mięknienia. Kiedy używasz wysokiej jakości topionego wypełniacza krzemionkowego , całkowicie eliminujesz ryzyko przejścia fazowego. W branży czasami zamiennie używa się terminów takich jak topiony kwarc lub szkło krzemionkowe. Prawdziwa topiona krzemionka oferuje wyraźny poziom czystości i zalety termiczne, którym standardowe kulki szklane po prostu nie mogą się równać.
Formulatorzy często mylą krzemionkę topioną z krzemionką dymioną. Ten błąd zaopatrzenia natychmiast niszczy partie produkcyjne. Topiona krzemionka jest wypełniaczem wielkogabarytowym. Dodajesz go w dużych ilościach – często od 60% do 90% wagowo – specjalnie w celu obniżenia współczynnika rozszerzalności cieplnej. Zapewnia masę konstrukcyjną, zwiększa przewodność cieplną i zwiększa sztywność wymiarową utwardzonej części.
Krzemionka koloidalna jest środkiem zagęszczającym w skali nano. Producenci wytwarzają go poprzez pirolizę płomieniową czterochlorku krzemu. Składa się z mikroskopijnych kropelek amorficznej krzemionki połączonych w rozgałęzione, trójwymiarowe łańcuchy. Używasz krzemionki koloidalnej w niewielkich ilościach, zwykle od 1% do 3%, wyłącznie w celu kontroli reologii. Zapobiega osiadaniu w powłokach pionowych i reguluje przepływ ciekłych epoksydów. Zmatowiona krzemionka zagęszcza żywicę; topiona krzemionka stabilizuje jej wymiary fizyczne.
Porównanie typów krzemionki w preparatach epoksydowych
Nieruchomość |
Proszek topionej krzemionki |
Zmatowiona krzemionka |
Kwarc krystaliczny |
|---|---|---|---|
Funkcja podstawowa |
Napełnianie objętościowe, redukcja CTE |
Kontrola reologii, zapobieganie zwiotczeniu |
Tanie wypełnienie ścierne |
Typowy poziom ładowania |
60% do 90% wagowych |
1% do 3% wagowych |
40% do 60% wagowych |
Zakres wielkości cząstek |
1 mikron do 100 mikronów |
5 do 50 nanometrów |
10 mikronów do 2 milimetrów |
Rozszerzalność cieplna |
Niezwykle niska (0,5 ppm/K) |
Nie dotyczy (stosowane w małych ilościach) |
Wysoki (z zastrzeżeniem przejść fazowych) |
Wpływ na lepkość |
Umiarkowany do wysokiego (w zależności od kształtu) |
Niezwykle wysoki (tiksotropowy) |
Wysoka (cząstki o dużym kształcie kątowym) |
Niedopasowanie termiczne niszczy zespoły elektroniczne. Standardowy chip krzemowy ma współczynnik CTE wynoszący około 3 ppm/K. Miedziane ramki ołowiane mieszczą się w okolicach 17 ppm/K. Niewypełniona żywica epoksydowa bisfenol-A rozszerza się masowo, często przekraczając 60 ppm/K. Kiedy ten zespół nagrzewa się podczas pracy, żywica epoksydowa rozszerza się znacznie szybciej niż matryca silikonowa. Ten efekt paska bimetalicznego powoduje przecięcie połączeń lutowniczych, rozerwanie połączeń drutowych i pęknięcie samej matrycy.
Wypełniasz tę lukę rozszerzalności cieplnej, włączając Proszek topionej krzemionki o niskim CTE . Topiona krzemionka ma niewiarygodnie niski współczynnik CTE wynoszący około 0,5 x 10^-6/K (0,5 ppm/K). W miarę zwiększania udziału objętościowego wypełniacza końcowy współczynnik CTE kompozytu spada w sposób przewidywalny, zgodnie z zasadą mieszanin. Osiągnięcie współczynnika CTE kompozytu na poziomie 10 do 15 ppm/K wymaga dużej zawartości wypełniacza, często przekraczającej 80% wagowych. Jest to ściśle dopasowane do podłoża, eliminując wewnętrzne naprężenia ścinające podczas cykli termicznych.
Fizyczny kształt i wielkość cząstek krzemionki decyduje o tym, jak zachowuje się nieutwardzona żywica na linii produkcyjnej. Kątowe cząstki powstałe w wyniku standardowego kruszenia i mielenia łączą się ze sobą. To blokowanie ogranicza przepływ żywicy i drastycznie zwiększa lepkość. Cząstki kątowe powodują również poważne zużycie ścierne sprzętu mieszającego, pomp zębatych i dysz dozujących.
Sferyczne cząstki działają jak mikroskopijne łożyska kulkowe. Toczą się obok siebie, umożliwiając płynny przepływ żywicy nawet przy dużym obciążeniu. Optymalizacja Rozkład wielkości cząstek topionej krzemionki jest obowiązkowy w przypadku zalewania o dużej gęstości. Nie można zastosować pojedynczego, jednolitego rozmiaru cząstek. Zamiast tego używasz mieszania multimodalnego. Mieszasz duże (D50 = 20 mikronów), średnie (D50 = 5 mikronów) i drobne (D50 = 1 mikron) cząsteczki. Mniejsze cząstki wypełniają puste przestrzenie międzywęzłowe pomiędzy większymi cząstkami. Maksymalizuje to gęstość upakowania. Mieszanie multimodalne pozwala osiągnąć 85% zawartości wypełniacza bez przekraczania maksymalnych progów lepkości.
Granica między cząsteczkami nieorganicznej krzemionki a organiczną matrycą epoksydową określa integralność mechaniczną kompozytu. Interfejs ten jest bardzo podatny na degradację środowiska.
W stanie naturalnym krzemionka pokryta jest aktywnymi grupami silanolowymi (Si-OH). To tworzy hydrofilowy proszek topionej krzemionki . Aktywnie przyciąga i pochłania wilgoć z otoczenia. Jeśli w kapsułce elektronicznej użyjesz nieobrobionej krzemionki, wilgoć z czasem przeniknie do matrycy. Podczas procesów rozpływu lutowia, które często przekraczają 260°C, uwięziona wilgoć natychmiast odparowuje. Powstała para szybko się rozszerza, powodując pękanie i oddzielanie się kapsułki od ramy ołowianej. Branża nazywa tę katastrofalną porażkę „popcorningiem”.
Zapobiegasz uszkodzeniom spowodowanym wilgocią, modyfikując powierzchnię cząstek przed mieszaniem. Przejście na Proszek topionej krzemionki modyfikowanej epoksydami jest niezbędny do zastosowań wymagających wysokiej niezawodności. Producenci traktują krzemionkę silanowymi środkami sprzęgającymi, zazwyczaj glicydoksypropylotrimetoksysilanem. Jeden koniec cząsteczki silanu wiąże się chemicznie z powierzchnią nieorganicznej krzemionki poprzez kondensację. Drugi koniec zawiera grupę reaktywną wobec żywicy epoksydowej, która sieciuje się bezpośrednio z matrycą żywicy organicznej podczas cyklu utwardzania. Ten mostek chemiczny drastycznie poprawia wytrzymałość na ścinanie międzyfazowe. Odpycha wilgoć, zapobiega aglomeracji cząstek i zapewnia długotrwałą integralność strukturalną przy dużych obciążeniach mechanicznych.
Środowiska przemysłowe narażają systemy epoksydowe na agresywne ataki chemiczne. Rozpuszczalniki, stężone kwasy, takie jak siarkowy i chlorowodorowy, oraz mocne roztwory alkaliczne szybko niszczą niewypełnione matryce polimerowe. Dodatek gęstego wypełniacza z topionej krzemionki fizycznie blokuje przenikanie substancji chemicznych. Obojętny charakter amorficznego SiO2 zwiększa ogólną odporność chemiczną matrycy epoksydowej. Wypełniacz działa jak kręta ścieżka, zmuszając środki korozyjne do poruszania się wokół nieprzepuszczalnych cząstek krzemionki. To sprawia, że żywice epoksydowe o dużej zawartości wypełnienia są obowiązkowe w przemysłowych powłokach podłogowych, doniczkach w zakładach chemicznych oraz w odwiertowych czujnikach ropy i gazu.
Zastosowania mikroelektroniczne wymagają nieskazitelnej czystości. Standardowe wypełniacze przemysłowe zawierają śladowe ilości jonów sodu (Na+), potasu (K+) i chlorku (Cl-). W układzie scalonym wilgoć otoczenia i pola elektryczne mobilizują te wolne jony. Migrują po powierzchni matrycy, powodując poważną korozję delikatnej metalizacji aluminium. Tworzą także ścieżki przewodzące, które powodują śmiertelne prądy upływowe pomiędzy sąsiednimi ścieżkami. Aby zapobiec awariom elektrochemicznym, należy określić stopioną krzemionkę o bardzo wysokiej czystości. Surowe limity zanieczyszczeń jonowych, często wymagające poziomów ekstrakcji jonów poniżej 1 ppm, zapewniają długoterminową żywotność zamkniętego urządzenia.
Przemysł półprzewodników w dużej mierze opiera się na określonych profilach krzemionki w celu ochrony delikatnych matryc krzemowych. proszek topionej krzemionki do opakowań elektronicznych można podzielić na dwie główne kategorie zastosowań: masy epoksydowe do formowania (EMC) i płynne materiały wypełniające kapilary.
Mieszanki epoksydowe do formowania (EMC): Te stałe żywice w fazie B wymagają masywnego wypełnienia wypełniaczem, do 90% wagowych, aby osiągnąć niezbędną redukcję współczynnika CTE. Wykorzystują wysoce zmodyfikowaną, multimodalną krzemionkę sferyczną, aby utrzymać płynność podczas procesu formowania transferowego pod wysokim ciśnieniem w temperaturze 175°C.
Niedopełnienia kapilarne: Te ciekłe epoksydy przepływają pod urządzeniami typu flip-chip poprzez działanie kapilarne. Wymagają bardzo drobnego, ściśle kontrolowanego rozkładu wielkości cząstek. Nadwymiarowe cząstki powodują „filtrowanie”, w wyniku którego krzemionka zostaje uwięziona na krawędzi wióra, podczas gdy niewypełniona żywica przepływa pod spodem. To niszczy ochronę termiczną i sprawia, że guzki lutownicze są podatne na zmęczenie. Maksymalne rozmiary cząstek w przypadku niedopełnień są często ograniczone do poniżej 10 mikronów.
Gęste układy scalone generują podczas pracy znaczne ilości ciepła. Chociaż materiały takie jak tlenek glinu lub azotek glinu zapewniają doskonałą przewodność cieplną, są one bardzo ścierne, drogie i trudne w obróbce. Topiona krzemionka zapewnia optymalny kompromis w przypadku standardowych opakowań. Utrzymuje doskonałą izolację elektryczną, charakteryzując się wysoką wytrzymałością dielektryczną, oferując jednocześnie wystarczającą przewodność cieplną (zwykle 0,8 do 1,5 W/m·K w układach o dużym wypełnieniu), aby zarządzać rozpraszaniem ciepła w standardowych układach scalonych. Zapobiega łukowi elektrycznemu pomiędzy blisko rozmieszczonymi połączeniami drutów, jednocześnie odciągając ciepło od aktywnej powierzchni matrycy.
Zastosowania optoelektroniczne, takie jak hermetyzacja diod LED i czujniki optyczne, wymagają specjalistycznych wypełniaczy. Standardowe wypełniacze rozpraszają światło i sprawiają, że żywica epoksydowa jest nieprzezroczysta. Topiona krzemionka o wysokiej czystości zapewnia wyjątkową przezroczystość UV do IR. Zapewnia przejrzystość widma widzialnego. Gdy formulatorzy dopasowują współczynnik załamania światła krzemionki (około 1,46) do określonych optycznych cykloalifatycznych epoksydów, topiona krzemionka wzmacnia kapsułkę bez blokowania przepuszczalności światła. Jest również odporny na degradację pod wpływem promieni UV, zapobiegając żółknięciu lub kruchości kapsułki w wyniku wieloletniej ciągłej pracy na zewnątrz.
Podczas cyklu utwardzania żywice epoksydowe ulegają skurczowi chemicznemu w wyniku sieciowania monomerów. Gdy materiał ochładza się od temperatury utwardzania do temperatury pokojowej, następuje skurcz termiczny. Wysoko wypełnione elementy EMC wykorzystują topioną krzemionkę, aby złagodzić oba zjawiska. Niski współczynnik CTE krzemionki ogranicza całkowitą zmianę objętości matrycy kompozytowej. Optymalizacja interfejsu cząstka-żywica za pomocą określonych silanów pozwala na mikroskopijną relaksację naprężeń w matrycy podczas kolejnych szoków termicznych. Zapobiega to makroskopowemu wypaczeniu płytki drukowanej, zapewniając, że końcowy zespół pozostanie płaski w kolejnych procesach technologii montażu powierzchniowego (SMT).
Formulatorzy stoją przed ciągłym dylematem. Zwiększenie zawartości krzemionki obniża współczynnik CTE i poprawia stabilność termiczną. Dodanie większej ilości stałej masy wykładniczo zwiększa lepkość nieutwardzonej żywicy. Jeśli lepkość stanie się zbyt wysoka, żywica epoksydowa nie będzie spływać do skomplikowanych geometrii lub wąskich szczelin. Zatrzyma kieszenie powietrzne, w wyniku czego powstaną puste przestrzenie. Pustki działają jak koncentratory naprężeń i pułapki wilgoci, co prowadzi do natychmiastowego uszkodzenia części podczas testów wysokonapięciowych. Należy zrównoważyć żądaną redukcję CTE z praktycznymi ograniczeniami sprzętu do wstrzykiwania, zalewania lub dozowania.
Wpływ obciążenia krzemionką na lepkość żywic epoksydowych
Załadunek wypełniacza (% wag.) |
WRC (ppm/K) |
Wpływ lepkości |
Typowe zastosowanie |
|---|---|---|---|
0% (niewypełniony) |
60 - 80 |
Linia bazowa (niska) |
Cienkie powłoki, laminowanie |
40% |
35 - 45 |
Umiarkowany wzrost |
Ogólne zalewanie przemysłowe |
60% |
20 - 25 |
Wysoka (wymaga ogrzewania, aby przepływać) |
Hermetyzacja wysokiego napięcia |
85%+ (multimodalny) |
8 - 15 |
W formie pasty (wymaga formowania transferowego) |
Opakowanie układów scalonych (EMC) |
Dodanie sztywnych cząstek nieorganicznych zmienia profil mechaniczny elastycznego polimeru. Dane empiryczne wskazują na potencjalne 15% zmniejszenie wytrzymałości na rozciąganie w przypadku stosowania niektórych wypełniaczy z topionej krzemionki w porównaniu z ciągłymi włóknami szklanymi lub specjalistycznymi kulkami szklanymi. Cząsteczki krzemionki nie rozciągają się; działają jak sztywne wtrącenia. Podczas gdy wytrzymałość na rozciąganie spada, wytrzymałość na ściskanie i moduł sprężystości znacznie wzrastają. Zmniejszasz straty na rozciąganie poprzez optymalizację obróbki sprzęgania silanowego. Silne wiązanie chemiczne pomiędzy cząstką a żywicą skutecznie przenosi naprężenia przez powierzchnię styku, równoważąc wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie.
Krzemionka jest znacznie gęstsza (ciężar właściwy ~2,2) niż ciekła żywica epoksydowa (ciężar właściwy ~1,1). W preparatach o niskiej lepkości ciężkie cząstki krzemionki osiadają na dnie kadzi mieszającej lub w doniczkowym składniku, zanim żywica ulegnie żelowaniu. Tworzy to niejednorodną utwardzoną część. Dno staje się kruche i przepełnione, podczas gdy góra pozostaje niewypełniona i podatna na rozszerzalność cieplną.
Zastosuj następujące kontrole, aby zapobiec osiadaniu:
Wdrażaj protokoły mieszania z wysokim ścinaniem, używając ostrzy osłonowych pracujących z prędkością ponad 1500 obr./min, aby rozbić aglomeracje i zapewnić równomierną dystrybucję cząstek.
Wykorzystać próżniowe komory odgazowujące pod ciśnieniem 29 cali Hg przez 10 do 15 minut, aby usunąć uwięzione powietrze wprowadzone podczas fazy mieszania z wysokim ścinaniem.
Dostosuj reaktywność żywicy za pomocą szybciej utwardzających się utwardzaczy lub przyspieszaczy, aby zapewnić żelowanie, zanim nastąpi znaczne osiadanie cząstek.
Przechowuj wstępnie zmieszane wypełnione żywice na automatycznych wałkach bębnowych, aby zachować zawiesinę przed dozowaniem.
Skalowanie produkcji wymaga całkowitej konsekwencji ze strony dostawcy materiałów. Różnice w profilu wypełniacza spowodują awarię linii produkcyjnej i doprowadzą do ogromnej ilości złomów. Kupujący muszą wymagać rygorystycznych wskaźników zapewnienia jakości dla każdej dostarczonej partii. Należy zweryfikować krzywe rozkładu wielkości cząstek za pomocą sprzętu do dyfrakcji laserowej zgodnego z normą ISO 13320. Należy zwrócić szczególną uwagę na wartości D10, D50 i D90, ponieważ przesunięcie drobnych cząstek (D10) drastycznie zmieni charakterystykę płynięcia żywicy. Należy potwierdzić powierzchnię właściwą za pomocą analizy adsorpcji azotu BET. Większa niż oczekiwana powierzchnia wskazuje na nadmiar drobnych cząstek, co spowoduje wzrost lepkości. Przed wysyłką należy przestrzegać rygorystycznych limitów zawartości wilgoci, zwykle poniżej 0,1%, aby zapobiec błędom w mieszaniu i przedwczesnemu osadzaniu się żywicy podczas przechowywania.
Należy ocenić utwardzony kompozyt za pomocą standardowych soczewek testowych, aby sprawdzić działanie wypełniacza. Opieranie się na danych dotyczących nieutwardzonych cieczy jest niewystarczające do przewidzenia niezawodności pola.
Dynamiczna analiza mechaniczna (DMA): Użyj DMA, aby dokładnie określić temperaturę zeszklenia (Tg) i monitorować zmiany modułu zachowawczego w całym zakresie temperatur roboczych. Potwierdza to, że silanowy środek sprzęgający działa prawidłowo.
Analiza termomechaniczna (TMA): Użyj TMA, aby zmierzyć dokładny współczynnik CTE utwardzonego kompozytu zarówno poniżej (alfa 1), jak i powyżej (alfa 2) temperatury zeszklenia. Weryfikuje to obliczenia obciążenia wypełniacza.
Testowanie przebicia dielektryka: Poddaj utwardzone płytki testowe wysokiemu napięciu (np. 50 kV prądu przemiennego), aby upewnić się, że czystość krzemionki spełnia wymagane standardy izolacji bez wyładowań łukowych i śledzenia.
Przeprowadź audyt bieżącego wskaźnika awaryjności, aby określić, czy niedopasowanie termiczne, wypaczenie lub wnikanie wilgoci jest podstawową przyczyną odrzucenia komponentu.
Poproś dostawcę materiałów o kompleksowe arkusze danych technicznych, skupiające się szczególnie na multimodalnym rozkładzie wielkości cząstek i limitach jonów ekstrahowalnych.
Zamów próbki krzemionki modyfikowanej epoksydami, aby przeprowadzić próby bazowej lepkości, przepływu i osiadania na istniejącym sprzęcie dozującym.
Zaplanuj konsultację techniczną ze swoim dostawcą, aby dopasować konkretny skład chemiczny sprzęgania silanowego do konkretnego systemu żywicy epoksydowej i profilu utwardzania.
Odp.: Krzemionka koloidalna to proszek w nanoskali stosowany w niewielkich ilościach, zwykle od 1% do 3%, wyłącznie jako środek zagęszczający do kontroli reologii. Proszek topionej krzemionki to wypełniacz wymiarowy stosowany w dużych ilościach, do 90% wagowych, w celu obniżenia współczynnika rozszerzalności cieplnej i zwiększenia gęstości strukturalnej.
Odp.: Zapobiega katastrofalnemu niedopasowaniu termicznemu. Matryce krzemowe i miedziane ramy ołowiane rozszerzają się bardzo nieznacznie pod wpływem ciepła. Niewypełniony żywica epoksydowa znacznie się rozszerza. Dodatek krzemionki o niskim współczynniku CTE obniża współczynnik rozszerzalności żywicy epoksydowej w celu dopasowania do sprzętu, zapobiegając wypaczaniu się płytek, pękaniu matryc i ścinanym połączeniom lutowniczym podczas cykli termicznych.
Odp.: Kształt cząstek i powierzchnia dyktują przepływ. Cząsteczki kątowe blokują się i drastycznie zwiększają lepkość. Kuliste cząstki toczą się obok siebie, zachowując niższą lepkość. Zastosowanie multimodalnego rozkładu wielkości pozwala na maksymalne załadowanie wypełniacza bez przekształcania ciekłej żywicy w nieobrabialną pastę.
Odp.: Jest to proszek krzemionkowy traktowany silanowym środkiem sprzęgającym. Ta obróbka chemiczna zmienia powierzchnię cząstek z pochłaniającej wilgoć na odpychającą wilgoć. Obróbka tworzy również mostek chemiczny, który sieciuje nieorganiczną krzemionkę bezpośrednio z organiczną matrycą epoksydową podczas procesu utwardzania.
Odp.: Nie. Hydrofilowa krzemionka aktywnie pochłania wilgoć z otoczenia. W przypadku stosowania w elektronice uwięziona wilgoć natychmiast odparowuje podczas rozpływu lutowia w wysokiej temperaturze. Powstała para rozszerza się, powodując pękanie i rozwarstwianie kapsułki, co nazywa się popcornem.
Odp.: Tak, może zmniejszyć wytrzymałość na rozciąganie o około 15% w porównaniu do stosowania ciągłych włókien szklanych. Cząsteczki krzemionki są sztywne i nie rozciągają się. Znacząco zwiększają jednak wytrzymałość na ściskanie i moduł sprężystości. Straty na rozciąganie można złagodzić, stosując odpowiednią obróbkę powierzchni silanową w celu poprawy przyczepności międzyfazowej.
