ผงซิลิกาผสมสำหรับอีพอกซีเรซิน: คุณสมบัติใดที่สำคัญที่สุด

ความล้มเหลวในการใช้งานอีพอกซีเรซินทำให้เกิดค่าใช้จ่ายมหาศาล เมื่อห่อหุ้มไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนหรือปลูกชิ้นส่วนอุตสาหกรรมไฟฟ้าแรงสูง ความร้อนที่ไม่ตรงกันคือศัตรูหลักของคุณ การขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่ไม่ได้รับการจัดการทำให้เกิดความเครียดภายในอย่างรุนแรง ความเครียดนี้นำไปสู่การบิดเบี้ยวของส่วนประกอบ การแตกร้าวระดับไมโคร และการแยกส่วนที่รุนแรงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในสภาพแวดล้อมที่มีความเครียดสูง

นักกำหนดสูตรและวิศวกรวัสดุต้องเผชิญกับการปรับสมดุลอย่างต่อเนื่อง คุณต้องได้รับความเสถียรของมิติและความแข็งแรงทางกลในขณะที่ยังคงความสามารถในการทำงานด้านรีโอโลยีไว้ได้ การเลือกโปรไฟล์ฟิลเลอร์ที่ไม่ถูกต้องทำให้เกิดข้อบกพร่องในการผลิตโดยตรง มันลดความเป็นฉนวนและรับประกันความล้มเหลวของส่วนประกอบก่อนเวลาอันควรในภาคสนาม คุณไม่สามารถเดาได้

การเพิ่มประสิทธิภาพระบบอีพอกซีประสิทธิภาพสูงจำเป็นต้องได้รับการประเมินคุณสมบัติของตัวเติมอย่างเข้มงวด คุณต้องวิเคราะห์การกระจายขนาดอนุภาค เคมีการรักษาพื้นผิว และคุณลักษณะการขยายตัวเนื่องจากความร้อนอย่างรอบคอบ การจับคู่ข้อมูลจำเพาะที่แน่นอนเหล่านี้กับข้อกำหนดการใช้งานของคุณเป็นวิธีเดียวที่จะรับประกันความน่าเชื่อถือในระยะยาว การเลือกสิ่งที่ถูกต้อง ผงซิลิกาผสมสำหรับอีพอกซีเรซิน เป็นตัวกำหนดความสำเร็จของสูตรทั้งหมดของคุณ

• การขยายตัวทางความร้อนเป็นตัวขับเคลื่อนหลัก: การใช้ผงซิลิกาผสม CTE ต่ำนั้นไม่สามารถต่อรองได้เพื่อลดความเครียดภายในและป้องกันความล้มเหลวในการหมุนเวียนเนื่องจากความร้อนในการห่อหุ้ม

• ขนาดอนุภาคกำหนดการประมวลผล: ขนาดอนุภาคซิลิกาหลอมรวมที่แน่นอนและการกระจายตัวกำหนดขีดจำกัดการโหลดสูงสุดของตัวเติม ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความหนืดของเรซินที่ยังไม่แข็งตัวและความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์ที่บ่มแล้ว

• การปรับเปลี่ยนพื้นผิวป้องกันความล้มเหลว: ผงซิลิกาผสมที่ชอบน้ำที่ไม่มีการดัดแปลงมักทำให้เกิดการเกาะตัวและความชื้นเข้า การเปลี่ยนไปใช้ผงซิลิกาผสมดัดแปลงอีพอกซีช่วยให้มั่นใจในการยึดเกาะทางเคมีและความน่าเชื่อถือในระยะยาว

• การใช้งานกำหนดข้อมูลจำเพาะ: ผงซิลิกาผสมสำหรับบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ต้องมีความบริสุทธิ์ที่เข้มงวด (การปนเปื้อนของไอออนิกต่ำ) เมื่อเปรียบเทียบกับสารประกอบสำหรับปลูกในอุตสาหกรรมทั่วไป

บทบาทของฟิลเลอร์ซิลิกาผสมในระบบอีพ็อกซี่

คอมโพสิตอีพอกซีประสิทธิภาพสูงต้องเป็นไปตามข้อกำหนดพื้นฐานที่เข้มงวดเพื่อให้สามารถอยู่รอดได้ในสภาวะการทำงานที่รุนแรง จำเป็นต้องมีความเสถียรของมิติ เมทริกซ์ที่บ่มจะต้องต้านทานการบิดงอภายใต้ความผันผวนของอุณหภูมิที่รุนแรง ความต้านทานแรงกระแทกจากความร้อนป้องกันการแตกร้าวในระหว่างรอบการทำความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็ว ฉนวนไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมช่วยให้มั่นใจในการทำงานที่ปลอดภัยในสภาพแวดล้อมไฟฟ้าแรงสูงและไมโครอิเล็กทรอนิกส์ อีพอกซีเรซินที่ยังไม่ได้เติมไม่ผ่านเกณฑ์เหล่านี้ทั้งหมด มันขยายตัวมากเกินไป ถ่ายเทความร้อนได้ไม่ดี และเกิดรอยแตกร้าวภายใต้ความเค้นเชิงกล การเติมสารตัวเติมอนินทรีย์ที่เหมาะสมจะเปลี่ยนโพลีเมอร์พื้นฐานให้เป็นส่วนประกอบที่มีโครงสร้างแข็งแกร่ง

โครงสร้างอสัณฐานกับทางเลือกผลึก

โครงสร้างอะตอมภายในของฟิลเลอร์จะกำหนดพฤติกรรมด้านความร้อนของมัน ผลึกคริสตัลไลน์มาตรฐานและลูกปัดแก้วได้เรียงลำดับโครงสร้างอะตอม ผลึกซิลิกาผ่านการเปลี่ยนเฟสที่อุณหภูมิที่กำหนด สิ่งที่น่าสังเกตมากที่สุดคือการเปลี่ยนผ่านของอัลฟ่า-เบต้าควอทซ์ที่อุณหภูมิ 573°C การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้เกิดการขยายตัวของปริมาตรอย่างฉับพลันและคาดเดาไม่ได้ประมาณ 0.8% ในเมทริกซ์อีพอกซีที่มีความแข็ง การขยายตัวอย่างกะทันหันนี้จะทำให้ส่วนประกอบแตกจากภายในสู่ภายนอก

ซิลิกาผสม (SiO2) แตกต่างอย่างสิ้นเชิง ผู้ผลิตสร้างขึ้นโดยการละลายซิลิกาผลึกที่มีความบริสุทธิ์สูงที่อุณหภูมิเกิน 2000°C แล้วทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว กระบวนการนี้ทำลายตาข่ายผลึก ส่งผลให้โครงสร้างไม่มีผลึกและสัณฐาน ลักษณะอสัณฐานนี้ให้ความเสถียรทางความร้อนที่เหนือกว่า มีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (Tg) อยู่ที่ประมาณ 1200°C และรักษาจุดอ่อนตัวที่สูงเป็นพิเศษ เมื่อคุณใช้ผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง สารตัวเติมซิลิกาผสม จะช่วยลดความเสี่ยงในการเปลี่ยนเฟสโดยสิ้นเชิง บางครั้งอุตสาหกรรมก็ใช้คำต่างๆ เช่น ควอตซ์ผสมหรือแก้วซิลิกาสลับกันได้ ซิลิกาผสมแท้มีระดับความบริสุทธิ์ที่แตกต่างกันและข้อดีด้านความร้อนซึ่งเม็ดแก้วมาตรฐานไม่สามารถเทียบได้

ความแตกต่างระหว่าง Fused และ Fumed Silica

นักผสมสูตรมักจะสับสนระหว่างซิลิกาหลอมกับซิลิกาที่ถูกรมควัน ข้อผิดพลาดในการจัดหานี้ทำให้ชุดการผลิตเสียหายทันที ซิลิกาผสมเป็นสารตัวเติมที่มีมิติจำนวนมาก คุณเติมมันในปริมาณมาก โดยมักจะอยู่ที่ 60% ถึง 90% โดยน้ำหนัก โดยเฉพาะเพื่อลดค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อน ให้มวลโครงสร้าง เพิ่มการนำความร้อน และเพิ่มความแข็งแกร่งของมิติให้กับส่วนที่บ่มแล้ว

ซิลิกาฟูมเป็นสารเพิ่มความหนาระดับนาโน ผู้ผลิตผลิตมันผ่านไพโรไลซิสเปลวไฟของซิลิคอนเตตราคลอไรด์ ประกอบด้วยหยดขนาดเล็กของซิลิกาอสัณฐานที่หลอมรวมเป็นโซ่สามมิติที่แตกแขนง คุณใช้ซิลิการมควันในปริมาณเล็กน้อย โดยทั่วไปคือ 1% ถึง 3% เพื่อการควบคุมรีโอโลจีอย่างเคร่งครัด ป้องกันการหย่อนคล้อยในการเคลือบแนวตั้งและควบคุมการไหลของอีพอกซีเหลว ซิลิกาที่ถูกรมควันจะทำให้เรซินหนาขึ้น ซิลิกาที่หลอมละลายทำให้ขนาดทางกายภาพคงที่

การเปรียบเทียบประเภทซิลิกาในสูตรอีพอกซี

คุณสมบัติที่สำคัญของผงซิลิกาผสมสำหรับอีพอกซีเรซิน

การควบคุมค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE)

ความร้อนที่ไม่ตรงกันจะทำลายส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ชิปซิลิคอนมาตรฐานมี CTE ประมาณ 3 ppm/K ลีดเฟรมทองแดงอยู่ที่ประมาณ 17 ppm/K อีพอกซีเรซินบิสฟีนอล-A ที่ยังไม่ได้เติมจะขยายตัวได้อย่างมาก โดยมักจะเกิน 60 ppm/K เมื่อชุดประกอบนี้ร้อนขึ้นระหว่างการทำงาน อีพ็อกซี่จะขยายตัวเร็วกว่าแม่พิมพ์ซิลิกอนอย่างมาก เอฟเฟกต์แถบโลหะคู่นี้สามารถตัดข้อต่อบัดกรี ฉีกพันธะลวด และทำให้ตัวแม่พิมพ์แตกร้าวได้

คุณเชื่อมช่องว่างการขยายตัวเนื่องจากความร้อนนี้ด้วยการผสมผสานเข้าด้วยกัน ซิลิกาผสม CTE ต่ำ ผง ซิลิกาผสมมี CTE ต่ำอย่างไม่น่าเชื่อที่ประมาณ 0.5 x 10^-6/K (0.5 ppm/K) เมื่อคุณเพิ่มเศษส่วนปริมาตรของตัวเติม CTE คอมโพสิตสุดท้ายจะลดลงอย่างคาดเดาได้ตามกฎของสารผสม การจะได้ CTE คอมโพสิตที่ 10 ถึง 15 ppm/K ต้องใช้การเติมสารตัวเติมสูง ซึ่งมักจะเกิน 80% ของน้ำหนัก ซึ่งตรงกับซับสเตรตอย่างใกล้ชิด โดยขจัดความเครียดจากแรงเฉือนภายในระหว่างการหมุนเวียนด้วยความร้อน

ขนาดอนุภาคซิลิกาผสมและสัณฐานวิทยา

รูปร่างและขนาดทางกายภาพของอนุภาคซิลิกาเป็นตัวกำหนดพฤติกรรมของเรซินที่ไม่มีการบ่มในสายการผลิต อนุภาคเชิงมุมที่สร้างขึ้นผ่านการบดและการโม่แบบมาตรฐานจะเชื่อมต่อกัน การประสานกันนี้จำกัดการไหลของเรซินและเพิ่มความหนืดอย่างมาก อนุภาคเชิงมุมยังทำให้เกิดการสึกหรอจากการเสียดสีอย่างรุนแรงบนอุปกรณ์ผสม ปั๊มเกียร์ และหัวฉีดจ่าย

อนุภาคทรงกลมทำหน้าที่เหมือนตลับลูกปืนเม็ดกลมขนาดเล็กมาก พวกมันกลิ้งผ่านกันและกัน ช่วยให้เรซินไหลได้อย่างราบรื่นแม้ในระดับการรับน้ำหนักสูง การเพิ่มประสิทธิภาพ การกระจาย ขนาดอนุภาคซิลิกาหลอมละลาย เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเติมที่มีความหนาแน่นสูง คุณไม่สามารถใช้ขนาดอนุภาคเดียวที่สม่ำเสมอได้ แต่คุณใช้การผสมผสานหลายรูปแบบแทน คุณผสมอนุภาคขนาดใหญ่ (D50 = 20 ไมครอน) ขนาดกลาง (D50 = 5 ไมครอน) และอนุภาคละเอียด (D50 = 1 ไมครอน) อนุภาคขนาดเล็กจะเติมช่องว่างคั่นระหว่างอนุภาคขนาดใหญ่ สิ่งนี้จะเพิ่มความหนาแน่นของการบรรจุให้สูงสุด การผสมหลายรูปแบบทำให้คุณสามารถเติมสารตัวเติมได้ 85% โดยไม่เกินเกณฑ์ความหนืดสูงสุดของคุณ

เคมีพื้นผิวและการยึดเกาะ

การเชื่อมต่อระหว่างอนุภาคซิลิกาอนินทรีย์และเมทริกซ์อีพอกซีอินทรีย์จะกำหนดความสมบูรณ์ทางกลของคอมโพสิต อินเทอร์เฟซนี้มีความเสี่ยงสูงต่อการเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อม

ความท้าทายทางน้ำ

ในสภาพธรรมชาติ ซิลิกาถูกปกคลุมอยู่ในกลุ่มแอคทีฟไซลานอล (Si-OH) สิ่งนี้ทำให้เกิด ผงซิลิกาผสมที่ชอบ น้ำ มันดึงดูดและดูดซับความชื้นโดยรอบจากอากาศอย่างแข็งขัน หากคุณใช้ซิลิกาที่ไม่ผ่านการบำบัดในสารห่อหุ้มแบบอิเล็กทรอนิกส์ ความชื้นจะซึมผ่านเมทริกซ์เมื่อเวลาผ่านไป ในระหว่างกระบวนการบัดกรีรีโฟลว์ ซึ่งมักจะมีอุณหภูมิเกิน 260°C ความชื้นที่กักไว้นี้จะระเหยกลายเป็นไอทันที ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะขยายตัวอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้สารห่อหุ้มแตกและหลุดออกจากลีดเฟรม อุตสาหกรรมเรียกความล้มเหลวครั้งใหญ่นี้ว่า 'ป๊อปคอร์น'

โซลูชั่นดัดแปลง

คุณป้องกันความล้มเหลวของความชื้นโดยการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาคก่อนทำการประนอม การเปลี่ยนไปเป็น ผงซิลิกาหลอมละลายอีพอกซี เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานที่มีความน่าเชื่อถือสูง ผู้ผลิตบำบัดซิลิกาด้วยสารเชื่อมต่อไซเลน ซึ่งโดยทั่วไปคือ glycidoxypropyltrimethoxysilane ปลายด้านหนึ่งของโมเลกุลไซเลนจะพันธะทางเคมีกับพื้นผิวซิลิกาอนินทรีย์ผ่านการควบแน่น ปลายอีกด้านประกอบด้วยกลุ่มที่ทำปฏิกิริยากับอีพอกซีซึ่งเชื่อมโยงโดยตรงไปยังเมทริกซ์เรซินอินทรีย์ในระหว่างรอบการบ่ม สะพานเคมีนี้ช่วยเพิ่มความต้านทานแรงเฉือนของพื้นผิวได้อย่างมาก ขับไล่ความชื้น ป้องกันการเกาะตัวของอนุภาค และรับประกันความสมบูรณ์ของโครงสร้างในระยะยาวภายใต้ภาระทางกลหนัก

ทนต่อสารเคมีและความทนทานต่อสิ่งแวดล้อม

สภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมทำให้ระบบอีพอกซีถูกโจมตีด้วยสารเคมีอย่างรุนแรง ตัวทำละลาย กรดเข้มข้น เช่น ซัลฟิวริกและไฮโดรคลอริก และสารละลายอัลคาไลน์เข้มข้นจะสลายเมทริกซ์โพลีเมอร์ที่ยังไม่ได้เติมอย่างรวดเร็ว การผสมผสานซิลิกาฟิลเลอร์ที่มีความหนาแน่นสูงช่วยป้องกันการซึมผ่านของสารเคมีทางกายภาพ ธรรมชาติเฉื่อยของ SiO2 ที่ไม่มีรูปร่างช่วยเพิ่มความทนทานต่อสารเคมีโดยรวมของเมทริกซ์อีพ็อกซี่ สารตัวเติมทำหน้าที่เป็นเส้นทางคดเคี้ยว บังคับให้สารกัดกร่อนเคลื่อนที่ไปรอบๆ อนุภาคซิลิกาที่ซึมผ่านไม่ได้ ทำให้อีพอกซีปริมาณมากจำเป็นสำหรับการเคลือบพื้นอุตสาหกรรม การใช้งานในกระถางโรงงานเคมี และเซ็นเซอร์น้ำมันและก๊าซในหลุมเจาะ

ความบริสุทธิ์และการปนเปื้อนของไอออนิก

การใช้งานไมโครอิเล็กทรอนิกส์ต้องการความบริสุทธิ์ไร้ที่ติ สารตัวเติมมาตรฐานทางอุตสาหกรรมประกอบด้วยโซเดียม (Na+) โพแทสเซียม (K+) และคลอไรด์ (Cl-) ในปริมาณเล็กน้อย ในวงจรรวม ความชื้นโดยรอบและสนามไฟฟ้าจะระดมไอออนอิสระเหล่านี้ พวกมันเคลื่อนตัวผ่านพื้นผิวแม่พิมพ์ ทำให้เกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรงของการเคลือบโลหะอะลูมิเนียมอันละเอียดอ่อน พวกเขายังสร้างทางเดินที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งส่งผลให้เกิดกระแสรั่วไหลถึงชีวิตระหว่างร่องรอยที่อยู่ติดกัน คุณต้องระบุซิลิกาผสมที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษเพื่อป้องกันความล้มเหลวทางเคมีไฟฟ้าเหล่านี้ ขีดจำกัดการปนเปื้อนของไอออนิกที่เข้มงวด ซึ่งมักต้องมีระดับไอออนที่สามารถสกัดได้ต่ำกว่า 1 ppm ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความมีชีวิตของอุปกรณ์ที่ห่อหุ้มในระยะยาว

การประเมินผงซิลิกาผสมสำหรับบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

หมวดหมู่และแนวทางการแก้ปัญหา

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์อาศัยโปรไฟล์ซิลิกาเฉพาะอย่างมากเพื่อปกป้องแม่พิมพ์ซิลิกอนที่เปราะบาง ผงซิลิกาหลอมสำหรับบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ แบ่งออกเป็นสองประเภทการใช้งานหลัก: Epoxy Moulding Compounds (EMCs) และวัสดุเติมใต้เส้นเลือดฝอย

• สารประกอบการขึ้นรูปอีพ็อกซี่ (EMC): เรซิน B-staged ที่เป็นของแข็งเหล่านี้ต้องการการเติมสารตัวเติมจำนวนมาก มากถึง 90% ของน้ำหนัก เพื่อลด CTE ที่จำเป็น พวกเขาใช้ซิลิกาทรงกลมหลายรูปแบบที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างหนักเพื่อรักษาการไหลในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปแบบถ่ายโอนด้วยแรงดันสูงที่อุณหภูมิ 175°C

• Capillary Underfills: อีพอกซีของเหลวเหล่านี้ไหลภายใต้อุปกรณ์ฟลิปชิปผ่านการกระทำของเส้นเลือดฝอย พวกเขาต้องการการกระจายขนาดอนุภาคที่ละเอียดเป็นพิเศษและควบคุมอย่างแน่นหนา อนุภาคขนาดใหญ่เกินไปทำให้เกิด 'การกรอง' โดยที่ซิลิกาติดอยู่ที่ขอบชิปในขณะที่เรซินที่ยังไม่ได้เติมจะไหลอยู่ข้างใต้ สิ่งนี้จะทำลายการป้องกันความร้อนและทำให้การบัดกรีเสี่ยงต่อความเมื่อยล้า ขนาดอนุภาคสูงสุดสำหรับการเติมด้านล่างมักจำกัดอยู่ที่ต่ำกว่า 10 ไมครอน

การจัดการความร้อนและประสิทธิภาพอิเล็กทริก

วงจรรวมที่มีความหนาแน่นสูงจะสร้างความร้อนอย่างมากระหว่างการทำงาน แม้ว่าวัสดุอย่างอลูมินาหรืออะลูมิเนียมไนไตรด์จะมีการนำความร้อนได้ดีกว่า แต่ก็มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง มีราคาแพง และแปรรูปได้ยาก ซิลิกาผสมให้การประนีประนอมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับบรรจุภัณฑ์มาตรฐาน รักษาความเป็นฉนวนไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม มีความเป็นฉนวนสูง ขณะเดียวกันก็มีค่าการนำความร้อนที่เพียงพอ (โดยทั่วไป 0.8 ถึง 1.5 W/m·K ในระบบที่มีการบรรจุสูง) เพื่อจัดการการกระจายความร้อนใน IC มาตรฐาน ช่วยป้องกันการเกิดอาร์คทางไฟฟ้าระหว่างพันธะลวดที่มีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิด ขณะเดียวกันก็ดึงความร้อนออกจากพื้นผิวแม่พิมพ์ที่ทำงานอยู่

ความชัดเจนของแสงสำหรับการห่อหุ้ม LED

การใช้งานออปโตอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การห่อหุ้ม LED และเซ็นเซอร์ออปติคอล ต้องใช้ตัวเติมพิเศษ สารตัวเติมมาตรฐานจะกระจายแสงและทำให้อีพอกซีทึบแสง ซิลิกาผสมที่มีความบริสุทธิ์สูงให้ความโปร่งใสจาก UV เป็น IR เป็นพิเศษ มันให้ความชัดเจนของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ เมื่อตัวกำหนดสูตรจับคู่ดัชนีการหักเหของซิลิกา (ประมาณ 1.46) กับอีพอกซีไซโคลอะลิฟาติกแบบออปติคอลที่จำเพาะ ซิลิกาที่หลอมละลายจะเสริมกำลังสารห่อหุ้มโดยไม่ปิดกั้นการส่งผ่านแสง นอกจากนี้ยังต้านทานการเสื่อมสภาพของรังสียูวี ป้องกันไม่ให้สารห่อหุ้มเหลืองหรือเปราะในระหว่างการใช้งานกลางแจ้งอย่างต่อเนื่องนานหลายปี

บรรเทาการบิดเบี้ยวและความเครียดภายใน

ในระหว่างรอบการบ่ม อีพอกซีเรซินจะเกิดการหดตัวทางเคมีเนื่องจากโมโนเมอร์เชื่อมโยงข้าม เมื่อวัสดุเย็นลงจากอุณหภูมิการบ่มจนถึงอุณหภูมิห้อง การหดตัวจากความร้อนจะเกิดขึ้น EMC ที่มีปริมาณมากใช้ซิลิกาผสมเพื่อลดปรากฏการณ์ทั้งสอง CTE ที่ต่ำของซิลิกาจะจำกัดการเปลี่ยนแปลงปริมาตรโดยรวมของเมทริกซ์คอมโพสิต การปรับส่วนต่อประสานระหว่างอนุภาคกับเรซินให้เหมาะสมด้วยไซเลนเฉพาะช่วยให้ผ่อนคลายความเครียดในระดับจุลภาคภายในเมทริกซ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันในภายหลัง ซึ่งจะช่วยป้องกันการบิดงอขนาดมหึมาของแผงวงจรพิมพ์ ทำให้มั่นใจได้ว่าการประกอบขั้นสุดท้ายจะยังคงเรียบสำหรับกระบวนการเทคโนโลยีการยึดพื้นผิว (SMT) ในภายหลัง

ข้อเสียของการกำหนดสูตรและความเสี่ยงในการนำไปปฏิบัติ

ความหนืดกับการโหลดฟิลเลอร์

ผู้กำหนดสูตรเผชิญกับภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกอย่างต่อเนื่อง การเพิ่มปริมาณซิลิกาจะลด CTE ลงและปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อน การเพิ่มมวลของแข็งมากขึ้นแบบทวีคูณจะเพิ่มความหนืดของเรซินที่ยังไม่แข็งตัว หากความหนืดสูงเกินไป อีพอกซีจะไม่ไหลเข้าไปในรูปทรงที่ซับซ้อนหรือช่องว่างแคบ มันจะดักจับช่องอากาศทำให้เกิดความว่างเปล่า ช่องว่างทำหน้าที่เป็นตัวรวมความเครียดและกับดักความชื้น ส่งผลให้ชิ้นส่วนเสียหายทันทีในระหว่างการทดสอบไฟฟ้าแรงสูง คุณต้องปรับสมดุลการลด CTE ที่ต้องการกับขีดจำกัดในทางปฏิบัติของอุปกรณ์ฉีด การเติม หรือการจ่ายของคุณ

ผลกระทบของการโหลดซิลิกาต่อความหนืดของอีพอกซี

การเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงทางกล

การเติมอนุภาคอนินทรีย์แข็งจะเปลี่ยนโปรไฟล์เชิงกลของโพลีเมอร์ที่ยืดหยุ่นได้ ข้อมูลเชิงประจักษ์แสดงให้เห็นว่าความต้านทานแรงดึงลดลง 15% เมื่อใช้ตัวเติมซิลิกาผสมบางชนิด เมื่อเปรียบเทียบกับเส้นใยแก้วแบบต่อเนื่องหรือเม็ดแก้วแบบพิเศษ อนุภาคซิลิกาไม่ยืดตัว พวกมันทำหน้าที่เป็นการรวมตัวที่เข้มงวด ในขณะที่ความต้านทานแรงดึงลดลง กำลังรับแรงอัดและโมดูลัสยืดหยุ่นจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ คุณลดการสูญเสียแรงดึงโดยการปรับการรักษาข้อต่อไซเลนให้เหมาะสม พันธะเคมีที่แข็งแกร่งระหว่างอนุภาคและเรซินจะถ่ายเทความเค้นผ่านส่วนต่อประสานอย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ประสิทธิภาพในการรับแรงดึงและแรงอัดสมดุลกัน

การตกตะกอนและความล้มเหลวในการกระจายตัว

ซิลิกามีความหนาแน่นมากกว่าอย่างมาก (ความถ่วงจำเพาะ ~2.2) มากกว่าอีพอกซีเรซินเหลว (ความถ่วงจำเพาะ ~1.1) ในสูตรที่มีความหนืดต่ำ อนุภาคซิลิกาหนักจะเกาะอยู่ที่ด้านล่างของถังผสมหรือส่วนประกอบในกระถางก่อนเรซินเจล สิ่งนี้จะสร้างส่วนที่หายขาดที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ด้านล่างจะเปราะและบรรจุมากเกินไป ในขณะที่ด้านบนยังคงไม่ได้บรรจุและเสี่ยงต่อการขยายตัวเนื่องจากความร้อน

ใช้การควบคุมต่อไปนี้เพื่อป้องกันการตกตะกอน:

1. ใช้เกณฑ์วิธีการผสมแบบแรงเฉือนสูงโดยใช้ใบพัดแบบ cowles ที่ความเร็ว 1500+ RPM เพื่อสลายการจับตัวเป็นก้อนและรับประกันการกระจายตัวของอนุภาคที่สม่ำเสมอ

2. ใช้ห้องกำจัดแก๊สสุญญากาศที่อุณหภูมิ 29 นิ้วปรอทเป็นเวลา 10 ถึง 15 นาทีเพื่อกำจัดอากาศที่ติดอยู่ในระหว่างขั้นตอนการผสมที่มีแรงเฉือนสูง

3. ปรับปฏิกิริยาของเรซินด้วยสารเพิ่มความแข็งหรือตัวเร่งที่แข็งตัวเร็วขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าเกิดเจลก่อนที่อนุภาคจะตกตะกอนอย่างมีนัยสำคัญ

4. เก็บเรซินที่เติมไว้ล่วงหน้าไว้บนลูกกลิ้งดรัมอัตโนมัติเพื่อรักษาระบบกันสะเทือนก่อนจ่าย

กรอบการจัดหาและคุณสมบัติ

ความสม่ำเสมอแบบแบทช์ต่อแบทช์

การขยายขนาดการผลิตต้องได้รับความสม่ำเสมอจากซัพพลายเออร์วัสดุของคุณ โปรไฟล์ฟิลเลอร์ที่แตกต่างกันจะทำให้สายการผลิตของคุณเสียหาย และนำไปสู่อัตราของเสียจำนวนมาก ผู้ซื้อจะต้องเรียกร้องตัวชี้วัดการประกันคุณภาพที่เข้มงวดสำหรับทุกล็อตที่จัดส่ง คุณต้องตรวจสอบเส้นโค้งการกระจายขนาดอนุภาคโดยใช้อุปกรณ์การเลี้ยวเบนด้วยเลเซอร์ที่เป็นไปตามมาตรฐาน ISO 13320 โปรดใส่ใจกับค่า D10, D50 และ D90 อย่างใกล้ชิด เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอนุภาคละเอียด (D10) จะเปลี่ยนลักษณะการไหลของเรซินของคุณอย่างมาก คุณต้องยืนยันพื้นที่ผิวจำเพาะโดยใช้การวิเคราะห์การดูดซับไนโตรเจนของ BET พื้นที่ผิวที่สูงกว่าที่คาดไว้บ่งบอกถึงค่าปรับที่มากเกินไป ซึ่งจะทำให้ความหนืดของคุณพุ่งสูงขึ้น ต้องบังคับใช้ขีดจำกัดปริมาณความชื้นที่เข้มงวด ซึ่งโดยทั่วไปจะต่ำกว่า 0.1% ก่อนการขนส่ง เพื่อป้องกันข้อผิดพลาดในการผสมและความก้าวหน้าของเรซินก่อนเวลาอันควรระหว่างการเก็บรักษา

โปรโตคอลการทดสอบ

คุณต้องประเมินคอมโพสิตที่บ่มแล้วโดยใช้เลนส์ทดสอบที่ได้มาตรฐานเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของฟิลเลอร์ การใช้ข้อมูลของเหลวที่ไม่มีการบ่มไม่เพียงพอสำหรับการคาดการณ์ความน่าเชื่อถือของสนาม

• การวิเคราะห์เชิงกลแบบไดนามิก (DMA): ใช้ DMA เพื่อระบุอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (Tg) ได้อย่างแม่นยำ และติดตามการเปลี่ยนแปลงในโมดูลัสการจัดเก็บตลอดช่วงอุณหภูมิการทำงานทั้งหมด นี่เป็นการยืนยันว่าสารเชื่อมต่อไซเลนทำงานอย่างถูกต้อง

• การวิเคราะห์เชิงความร้อนเชิงกล (TMA): ใช้ TMA เพื่อวัด CTE ที่แน่นอนของคอมโพสิตที่บ่มแล้วทั้งที่ต่ำกว่า (อัลฟา 1) และสูงกว่า (อัลฟา 2) อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว นี่เป็นการตรวจสอบการคำนวณการโหลดฟิลเลอร์ของคุณ

• การทดสอบการพังทลายของอิเล็กทริก: แผ่นทดสอบที่บ่มต่อผู้ทดสอบจนถึงแรงดันไฟฟ้าสูง (เช่น 50 kV AC) เพื่อให้แน่ใจว่าความบริสุทธิ์ของซิลิกาตรงตามมาตรฐานฉนวนที่กำหนด โดยไม่มีการเกิดอาร์คหรือการติดตาม

บทสรุป

• ตรวจสอบอัตราความล้มเหลวในปัจจุบันของคุณเพื่อพิจารณาว่าความร้อนไม่ตรงกัน การบิดเบี้ยว หรือความชื้นเข้าเป็นสาเหตุหลักของการปฏิเสธส่วนประกอบหรือไม่

• ขอเอกสารข้อมูลทางเทคนิคที่ครอบคลุมจากซัพพลายเออร์วัสดุของคุณ โดยเน้นไปที่การกระจายขนาดอนุภาคแบบหลายรูปแบบและขีดจำกัดไอออนที่สกัดได้โดยเฉพาะ

• สั่งซื้อซิลิกาดัดแปลงอีพอกซีในปริมาณตัวอย่างเพื่อดำเนินการทดสอบความหนืดพื้นฐาน การไหล และการตกตะกอนบนอุปกรณ์จ่ายที่มีอยู่ของคุณ

• กำหนดเวลาการปรึกษาทางเทคนิคกับซัพพลายเออร์ของคุณเพื่อจับคู่เคมีคัปปลิ้งไซเลนเฉพาะกับระบบอีพอกซีเรซินและโปรไฟล์การบ่มที่แน่นอนของคุณ

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: ซิลิการมควันและผงซิลิกาหลอมแตกต่างกันอย่างไร

ตอบ: ซิลิกาฟูมเป็นผงระดับนาโนที่ใช้ในปริมาณเล็กน้อย โดยทั่วไปคือ 1% ถึง 3% เพื่อเป็นสารเพิ่มความหนาในการควบคุมรีโอโลจีอย่างเคร่งครัด ผงซิลิกาผสมเป็นสารตัวเติมขนาดใหญ่ที่ใช้ในปริมาณมากสูงสุดถึง 90% ของน้ำหนัก เพื่อลดค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนและเพิ่มความหนาแน่นของโครงสร้าง

ถาม: เหตุใดผงซิลิกาผสม CTE ต่ำจึงมีความสำคัญต่อบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์

ตอบ: จะช่วยป้องกันความไม่ตรงกันทางความร้อนที่เป็นภัยพิบัติ แม่พิมพ์ซิลิคอนและโครงตะกั่วทองแดงจะขยายตัวได้น้อยมากภายใต้ความร้อน อีพ็อกซี่ที่ไม่ได้เติมจะขยายตัวอย่างหนาแน่น การเพิ่มซิลิกา CTE ต่ำจะช่วยลดอัตราการขยายตัวของอีพอกซีเพื่อให้ตรงกับฮาร์ดแวร์ ป้องกันไม่ให้บอร์ดบิดเบี้ยว ดายแตกร้าว และข้อต่อบัดกรีที่ถูกตัดในระหว่างการหมุนเวียนด้วยความร้อน

ถาม: ขนาดอนุภาคซิลิกาที่หลอมละลายส่งผลต่อความหนืดของอีพอกซีอย่างไร

ตอบ: รูปร่างของอนุภาคและพื้นที่ผิวเป็นตัวกำหนดการไหล อนุภาคเชิงมุมประสานกันและเพิ่มความหนืดอย่างมาก อนุภาคทรงกลมกลิ้งผ่านกันและกัน โดยรักษาความหนืดให้ต่ำลง การใช้การกระจายขนาดหลายรูปแบบช่วยให้สามารถบรรจุฟิลเลอร์ได้สูงสุดโดยไม่ต้องเปลี่ยนเรซินเหลวให้เป็นเนื้อครีมที่ไม่สามารถใช้งานได้

ถาม: ผงซิลิกาผสมอีพอกซีโมดิฟายด์คืออะไร

ตอบ: เป็นผงซิลิกาที่บำบัดด้วยสารเชื่อมต่อไซเลน การบำบัดด้วยสารเคมีนี้จะเปลี่ยนพื้นผิวของอนุภาคจากการดูดซับความชื้นเป็นการไล่ความชื้น การบำบัดยังสร้างสะพานทางเคมีที่เชื่อมโยงซิลิกาอนินทรีย์โดยตรงกับเมทริกซ์อีพอกซีอินทรีย์ในระหว่างกระบวนการบ่ม

ถาม: ผงซิลิกาผสมที่ชอบน้ำสามารถใช้ในการใช้งานที่ไวต่อความชื้นได้หรือไม่

ตอบ: ไม่ใช่ ซิลิกาที่ชอบน้ำจะดูดซับความชื้นโดยรอบได้อย่างแข็งขัน หากใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความชื้นที่ติดอยู่นี้จะระเหยทันทีในระหว่างการรีโฟลว์บัดกรีที่อุณหภูมิสูง ไอน้ำที่เกิดขึ้นจะขยายตัว ส่งผลให้สารห่อหุ้มแตกและหลุดออก ซึ่งเรียกว่าป๊อปคอร์น (popcorning)

ถาม: การเติมฟิลเลอร์ซิลิกาผสมจะลดความต้านทานแรงดึงของอีพอกซีหรือไม่?

ตอบ: ได้ สามารถลดความต้านทานแรงดึงได้ประมาณ 15% เมื่อเทียบกับการใช้ใยแก้วแบบต่อเนื่อง อนุภาคซิลิกามีความแข็งและไม่ยืดตัว อย่างไรก็ตาม พวกมันเพิ่มกำลังรับแรงอัดและโมดูลัสอย่างมีนัยสำคัญ คุณลดการสูญเสียแรงดึงโดยใช้การเตรียมพื้นผิวไซเลนที่เหมาะสมเพื่อปรับปรุงการยึดเกาะของพื้นผิว