Jika anda pernah bekerja dengan epoksi pasu elektronik-sama ada anda seorang jurutera reka bentuk yang menyelesaikan masalah pengedap komponen atau pengurus barisan pengeluaran yang mengoptimumkan aliran kerja pengkapsulan-anda tahu keseimbangan antara kebolehliran dan prestasi adalah buat-atau-pecah. Terlalu nipis, dan ia akan mengalirkan kesan litar halus atau berkumpul secara tidak rata, meninggalkan jurang terdedah yang mengundang kelembapan, habuk atau kejutan mekanikal. Terlalu tebal, dan ia tidak boleh meresap ke dalam celah kecil antara perintang pelekap permukaan, kapasitor dan penyambung, mewujudkan titik lemah yang membawa kepada kegagalan bahagian pramatang. Walau bagaimanapun, apa yang tidak dihentikan oleh banyak pasukan untuk membongkar adalah salah satu pemacu aliran yang paling asas lagi diabaikan: ketegangan permukaan. Sebagai pembekal yang berdedikasi untuk epoksi kejuruteraan untuk menuntut aplikasi elektronik, saya telah menghabiskan masa bertahun-tahun membimbing pelanggan melalui perhubungan ini, dan sudah tiba masanya untuk menjelaskan cara sifat teras ini membentuk segala-galanya daripada proses pencampuran anda kepada kebolehpercayaan bahagian jangka panjang.
Untuk memulakan, mari kita dasarkan ini dalam apa sebenarnya ketegangan permukaan, dan mengapa ia penting untuk pasu elektronik. Ketegangan permukaan menerangkan daya padu antara molekul pada permukaan cecair, di mana molekul menarik ke dalam untuk mencipta kawasan permukaan terkecil yang mungkin seperti air yang terkumpul pada kereta berlilin, atau merkuri membentuk sfera ketat. Untuk sebatian pasu epoksi, daya ini bukan sekadar perincian buku teks fizik; ia secara langsung menentukan sejauh mana resin membasahi substrat, cara ia merebak ke atas pemasangan elektronik yang kompleks dan tidak sekata, dan seberapa cepat ia sembuh menjadi lapisan pelindung yang seragam. Sebelum kita menyelami butiran perhubungan ini, perlu diingat bahawa tidak semua epoksi dicipta sama, dan memilih yang sesuai untuk projek anda bermula dengan memahami asas material. Itulah sebabnya saya sentiasa menunjukkan pelanggan kepada panduan kami yang memecahkan asas ini, termasuk pertukaran antara kelajuan penyembuhan, kelikatan dan prestasi: Apakah Resin Epoksi? Asas Bahan, Had dan Tukar Ganti Reka Bentuk. Sumber ini merupakan titik permulaan yang bagus untuk sesiapa yang baru bekerja dengan epoksi pasu, kerana ia menetapkan peringkat mengapa sifat seperti tegangan permukaan dan kebolehliliran tidak boleh dipertimbangkan secara berasingan.
Sekarang, mari kita sambungkan tegangan permukaan kepada kebolehaliran, keupayaan epoksi cecair untuk bergerak, merebak dan mematuhi geometri sesuatu bahagian. Kebolehliran paling biasa diukur melalui kelikatan, iaitu rintangan kepada aliran-tetapi kelikatan sahaja tidak menceritakan keseluruhannya. Dua epoksi boleh mempunyai kelikatan yang sama, tetapi ketegangan permukaan yang jauh berbeza, dan berkelakuan berbeza sama sekali apabila dimasukkan ke dalam litar. Inilah sebabnya: apabila anda menuang epoksi pada pemasangan, ia perlu "membasahkan" setiap permukaan yang disentuhnya-bermaksud ia melekat pada substrat dan bukannya digulung dan digulung. Pembasahan dikawal oleh ketegangan permukaan. Jika tegangan permukaan epoksi terlalu tinggi, ia akan bermanik pada permukaan hidrofobik seperti papan litar FR-4, plumbum bersalut timah atau beberapa penyambung plastik, meninggalkan jurang antara epoksi dan komponen. Walaupun kelikatan cukup rendah untuk mengalir, tegangan permukaan yang tinggi itu menghasilkan daya yang menarik cecair ke dalam, menghalangnya daripada merebak ke dalam celah mikro antara komponen SMD yang kecil. Sebagai contoh, pelanggan yang bekerja pada modul sensor padat dengan perintang 0402 pernah memberitahu saya epoksi mereka sebelum ini (epoksi tujuan umum tujuan umum daripada pembekal lain) akan mengalir terlalu cepat pada mulanya, kemudian manik di sekeliling perintang, meninggalkan 20% permukaan bahagian terdedah kepada ujian kelembapan. Beralih kepada sebatian pasu epoksi jernih yang menyembuhkan suhu bilik yang direka untuk pautan tegangan permukaan rendah: Sebatian Periuk Epoksi yang Jelas Suhu Bilik | E-120 / H-100 | Fong Yong menyelesaikan masalah itu dengan mengimbangi kelikatan dan ketegangan permukaan untuk menghasilkan pembasahan yang konsisten merentasi ciri terkecil sekalipun.
Bahagian sebalik tegangan permukaan tinggi ialah tegangan permukaan terlalu rendah. Tunggu, itu kedengaran berlawanan dengan intuitif-mengapa cecair dengan tegangan permukaan yang lebih rendah menyebabkan masalah untuk elektronik? Untuk satu, epoksi dengan tegangan permukaan yang sangat rendah selalunya mempunyai tahap tambahan gelincir atau surfaktan yang ditambah untuk mengurangkan daya permukaan yang padu itu. Walaupun bahan tambahan ini mungkin membantu membasahkan dalam beberapa kes, ia juga boleh menyebabkan pelbagai masalah dalam aplikasi elektronik: ia boleh mengeluarkan gas semasa pengawetan, membawa kepada lompang yang melemahkan pasu, atau ia boleh larut lesap dari semasa ke semasa, menjejaskan lekatan epoksi pada komponen atau bahkan menyebabkan pencemaran yang mengganggu litar sensitif. Salah seorang pelanggan automotif kami berkongsi bahawa mereka telah menggunakan epoksi tegangan permukaan rendah untuk modul ECU mereka, hanya untuk mengetahui selepas 12 bulan ujian lapangan bahawa surfaktan telah berhijrah ke permukaan, menyebabkan kakisan pada kesan tembaga. Itulah contoh sempurna mengapa tegangan permukaan tidak boleh dioptimumkan dalam vakum-ia perlu sejajar dengan kes penggunaan akhir, satu perkara yang kami tekankan dalam semua sumber teknikal kami.
Satu lagi faktor utama bagaimana ketegangan permukaan memberi kesan kebolehaliran ialah masa pengawetan. Kebanyakan epoksi pasu elektronik adalah sistem dua bahagian: resin dan pengeras, dicampur pada nisbah tertentu untuk memulakan pempolimeran. Semasa pengawetan bermula, struktur molekul epoksi berubah, dan ketegangan permukaan berubah secara berterusan dari saat anda mencampurkan kedua-dua bahagian sehingga epoksi sembuh sepenuhnya. Untuk sistem pengawetan suhu bilik, ini adalah tetingkap yang sangat kritikal kerana hayat periuk (masa yang anda perlu bekerja dengan epoksi campuran sebelum ia mula memejal) boleh mengambil masa beberapa jam sahaja. Jika tegangan permukaan menurun terlalu cepat apabila epoksi mula menjadi gel, aliran boleh berhenti secara tiba-tiba-meninggalkan celah udara atau liputan yang tidak lengkap. Kami mereka bentuk sistem E-120/H-100 kami untuk mempunyai peralihan tegangan permukaan secara beransur-ansur dan terkawal semasa pengawetan, jadi terdapat masa yang cukup untuk epoksi merebak secara sekata melalui bahagian sebelum digel. Itulah sebabnya ia menjadi pilihan pelanggan yang menyediakan pemasangan halus seperti boleh pakai dan penderia perubatan, di mana aliran pantas dan sekata tidak boleh dirundingkan.
Aplikasi elektronik yang berbeza mempunyai keperluan yang jauh berbeza, jadi hubungan antara tegangan permukaan dan kebolehaliran tidak sesuai untuk semua. Mari kita pecahkan beberapa kes penggunaan biasa untuk menggambarkan perkara ini. Pertama, terdapat pelekat epoksi konduktif elektrik, digunakan untuk mengikat dan mengedap komponen konduktif seperti terminal bateri atau cip RFID. Untuk ini, tegangan permukaan perlu cukup tinggi untuk memastikan pengisi konduktif tersebar sama rata dalam epoksi, dan bukannya membiarkannya mengendap di bahagian bawah periuk semasa pengadunan atau pengaliran. Jika tegangan permukaan terlalu rendah, pengisi perak atau tembaga berat akan berpisah, membawa kepada kekonduksian tidak konsisten dan ikatan lemah. Pelekat Epoksi Pengalir Elektrik kami dirumus dengan tegangan permukaan yang ditentukur untuk memastikan pengisi digantung sepanjang hayat periuk penuh, jadi anda tidak perlu mengadun semula pertengahan proses, walaupun untuk pengeluaran besar.
Seterusnya, terdapat pelekat epoksi pasu elektronik pemindahan haba, digunakan untuk komponen berkuasa tinggi seperti pemacu LED atau penyongsang kuasa yang menjana banyak haba. Untuk ini, kebolehliran adalah kunci untuk memastikan sentuhan maksimum antara epoksi dan sink haba atau bekas komponen, yang meningkatkan pelesapan haba. Ketegangan permukaan yang tinggi boleh menghalang epoksi daripada merebak ke seluruh permukaan penjana haba, mewujudkan titik panas yang memendekkan jangka hayat komponen. Epoksi Periuk Elektronik Pemindahan Terma kami mempunyai tegangan permukaan yang ditala khusus pada sink haba logam basah dan substrat seramik, jadi ia mengalir untuk mengisi setiap jurang antara komponen dan perumahnya, meningkatkan prestasi terma sehingga 15% berbanding epoksi standard, setiap ujian bebas.
Kemudian terdapat aplikasi yang memerlukan fleksibiliti, bukan hanya elektronik pengguna yang berfikiran kekuatan yang terjatuh, atau komponen aeroangkasa yang mengalami kitaran suhu yang melampau. Untuk ini, kompaun pasu epoksi fleksibel yang direka bentuk terhadap kegagalan tegasan (pautan: Kompaun Pasu Epoksi Fleksibel Dicipta Menentang Kegagalan Tekanan|E759/H759) adalah penting. Ketegangan permukaan sistem ini dirumuskan supaya lebih rendah sedikit daripada epoksi tegar standard kami, yang membolehkan ia mengalir dengan lebih mudah di sekeliling komponen untuk menyerap tekanan mekanikal, sambil mengekalkan kesepaduan yang mencukupi untuk kekal utuh semasa pengembangan dan penguncupan. Seorang pelanggan yang bekerja pada paparan telefon boleh lipat memberitahu kami bahawa menggunakan epoksi fleksibel E759/H759 kami mengurangkan keretakan pasu sebanyak 80% berbanding epoksi tegar mereka sebelum ini, kerana tegangan permukaan membenarkan ia mematuhi pergerakan lentur paparan tanpa berpisah daripada kaca atau bingkai.
Mari kita bincangkan juga tentang kesilapan biasa yang saya lihat jurutera lakukan: mengelirukan ketegangan permukaan dengan kelikatan. Sangat mudah untuk mengambil epoksi berkelikatan rendah dan menganggap ia akan mengalir dengan lebih baik, tetapi itu tidak selalu berlaku. Saya pernah membantu pelanggan yang bergelut dengan epoksi yang terlalu tebal untuk mengalir ke celah-celah halus di papan litar suis rangkaian mereka. Mereka bertukar kepada epoksi kelikatan rendah, tetapi masalahnya menjadi lebih teruk-kerana epoksi kelikatan rendah mempunyai tegangan permukaan yang lebih tinggi, jadi ia bermanik dan bukannya merebak. Penyelesaiannya bukanlah epoksi yang lebih cair; ia adalah epoksi dengan kelikatan seimbang dan ketegangan permukaan, yang membolehkan ia mengalir ke dalam celah tanpa manik. Itulah pengajaran kritikal: kebolehliran ialah fungsi kedua-dua sifat, dan mengoptimumkan satu tanpa yang lain akan membawa kepada prestasi yang lemah.
Menguji tegangan permukaan dan kebolehliliran untuk epoksi elektronik bukanlah sesuatu yang boleh anda lakukan dengan alat dapur yang ringkas. Dalam tetapan industri, kami menggunakan goniometri sudut sentuhan untuk mengukur dengan tepat cara epoksi membasahi substrat FR-4 standard, dan ruang ujian aliran yang mensimulasikan keadaan pengeluaran sebenar, termasuk suhu, kelembapan dan geometri bahagian. Itulah sebabnya kami menyediakan semua pelanggan kami helaian data teknikal yang merangkumi kedua-dua tegangan permukaan dan nilai kelikatan, supaya mereka boleh membandingkan produk kami dengan epoksi sedia ada mereka dan membuat keputusan termaklum. Kami juga menawarkan sokongan rumusan tersuai untuk pelanggan yang mempunyai keperluan unik, seperti yang bekerja pada peranti boleh pakai ultra-kompak atau komponen kuasa voltan tinggi, di mana tegangan permukaan dan aliran perlu memenuhi piawaian yang sangat khusus.
Pada penghujung hari, hubungan antara tegangan permukaan dan kebolehliliran dalam epoksi pasu elektronik ialah contoh sempurna tentang cara sains bahan secara langsung memberi kesan kepada prestasi produk. Selalunya, harta ini diabaikan memihak kepada kelajuan atau kos penyembuhan, tetapi ini merupakan faktor asas yang menentukan sama ada kerja pasu anda akan menjadi kuat, seragam dan boleh dipercayai selama bertahun-tahun-sama ada jam tangan pintar di pergelangan tangan seseorang, unit kawalan enjin kereta di bawah hud atau peranti perubatan yang digunakan di hospital. Jika anda bergelut dengan isu aliran dalam proses pasu anda, atau mencari epoksi yang mengimbangi tegangan permukaan, kebolehliran dan prestasi untuk aplikasi khusus anda, pasukan kami bersedia untuk membantu anda mencari penyelesaian yang betul. Kami bekerjasama rapat dengan jurutera dan pasukan pengeluaran untuk menguji produk kami dalam keadaan dunia sebenar, dan kami boleh menyediakan sampel, sokongan teknikal dan formulasi tersuai yang disesuaikan dengan keperluan anda yang tepat. Sama ada anda memerlukan epoksi jernih penawar suhu bilik untuk penderia yang halus, epoksi fleksibel untuk peranti boleh lipat atau epoksi terma untuk komponen berkuasa tinggi, kami mempunyai kepakaran dan produk untuk memenuhi keperluan anda. Hubungi pasukan kami untuk membincangkan projek anda dan dapatkan sebatian pasu epoksi yang sesuai untuk elektronik anda.
Rujukan
- Shaw, MT, & MacKnight, WJ (2005). Pengenalan kepada Kelikatan Polimer (edisi ke-3). Wiley-Interscience.
- Lamb, RN (1997). Fizik Permukaan Polimer (edisi ke-2). Springer.
- Perikatan Industri Elektronik (EIA). (2019). Standard untuk Enkapsulasi Komponen dan Pemasangan Elektronik (EIA-IS-71). EIA.
- Rudolph, N., et al. (2021). Peranan Ketegangan Permukaan dalam Pembasahan Epoksi untuk Enkapsulasi Elektronik. Jurnal Bahan Elektronik, 50(8), 4521-4530.