灌封材料CTE(线性膨胀系数)和其他影响应力的因素
所有灌封材料的CTE(热线性膨胀系数)都比要灌封的部件高. 所以许多设计人员为了降低包封的元件所受应力和热循环实验中减少开裂,非常注重灌封材料的CTE(热线性膨胀系数). 有时他们甚至只看重CTE性质而不理会其他也影响应力的因素.这些其他因素为: 体积收缩, 凝胶温度, 部件的操作极限温度, 材料弹性和材料玻璃化温度.这些都能降低由于材料体系CTE和部件CTE不同而引起对部件的应力.
1. 体积收缩 - 所有的灌封材料在从液态通过化学反应变成固态或多或少都有体积收缩. 体积收缩会对灌封部件有应力. 一个慢的可控的材料固化过程可以降低体积收缩和其引起的应力. 一个快速固化树脂体系的体积收缩很高,这是因为固化过程的放热和由于放热对反应的加速产生更多的体积收缩. 因此,为了降低体积收缩,降低固化温度来减少放热和降低反应速率使得收缩可控. 减少灌封材料的“质量”来减少放热降低体积收缩. 使用一个有很长固化时间和有填料填充也可以降低固化速率. 因为只有高分子收缩, 使用填料体系(填料本身不收缩)会降低收缩. 填料填充树脂体系还具有低的CTE.
2. 凝胶温度- 灌封材料凝胶温度是零应力点。所以如果它在40°C下固化然后冷却到室温25°C灌封材料会在此过程中基于其CTE收缩，这会有应力作用于部件上。固化温度象在讨论体积收缩中一样，可以通过降低胶的“质量”， 降低固化温度和选择低放热灌封材料。固化过程高放热的灌封材料即使在室温下固化它的零应力点在一个较高的温度。在部件的极限操作温度部分将讨论降低热循环过程中的应力。
3. 操作温度—如果仅就温度极限来说10°到30°C 应力较小，但是温度极限为–40°C 到 150°C 那么温差高到190°C。当然就CTE而言越低越好。我们发现低温是产生应力的最大问题-温度降低灌封材料变硬。一个解决的办法是将灌封材料在较低的温度下固化则其零应力点较低，因此零应力点温度和低温的温差降低。这降低了部件冷却过程的应力。使用我们例子温度范围为–40°C 到150°C ，如果我们在25°C 固化只有65度的温差，而在60°C 固化则有100度的温差。所以体积收缩将要少：: CTE x 65 对CTE x 100。
4. 灌封材料的柔韧性- 如果材料有一定的柔韧性将降低其对部件的应力。最成功的是如果部件不是接受温度冲击。硬度和玻璃化温度将在CTE不是因素的点帮助降低应力。灌封材料有从 Shore 000 = 50 到 Shore D = 95的硬度范围。这是从凝胶到最高硬度塑料的范围。
5. 玻璃化温度(Tg) 玻璃化温度是灌封材料内部结构变化的温度，和晶体结构变化类似，将变成更硬和更脆。一些灌封材料（硅胶和聚氨酯）有低于–50 C的玻璃化温度，这意味着材料在不低于此温度的情况下不会变硬及它可以变形而不是施加压力到部件上。因此在SMT电路板，这些材料是一种推荐使用的材料使得锡膏焊点不会因为应力原因而损伤。

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