Slika 1.Ilustracija mjerenja Shore D tvrdoće koja se koristi za opisivanje površinske otpornosti na udubljenje u krutim materijalima za zalivanje.
Uvod
Shore D tvrdoća jedan je od najčešće spominjanih parametara u specifikacijama mase za zalijevanje.
Međutim, također jejedna od najčešće krivo shvaćenih vrijednostiu dizajnu inkapsulacije elektronike.
Mnogi dizajnerski timovi intuitivno povezuju veću Shore D tvrdoću s boljom zaštitom ili većom pouzdanošću.
U praksi,tvrdoća samo opisuje otpornost na površinsko udubljenje, a ne kako se stvrdnuti materijal ponaša pod toplinskim ili mehaničkim opterećenjem.
Ovaj članak objašnjavašto Shore D tvrdoća zapravo mjeri, što ne predstavlja i kako bi je inženjeri trebali tumačitiprilikom ocjenjivanja materijala za saksije.
Što je tvrdoća po Shore D?
Shore D tvrdoća je standardizirana mjera koja pokazujeotpornost materijala na utiskivanje pod definiranom silom.
Obično se primjenjuje nakrute plastike, duroplastičkih smola i tvrdih polimera, gdje mekše Shore A skale više nisu prikladne.
Ključne karakteristike Shore D tvrdoće uključuju:
Mjereno Shore D durometrom s oštrim utiskom
Predstavljapovršinski otpor, a ne masovna deformacija
Korisno za usporedburelativna krutostmeđu stvrdnutim materijalima
Važno pojašnjenje:
Shore D tvrdoća ne mjeri elastičnost, žilavost ili sposobnost apsorpcije naprezanja.
Slika 2.Konceptualna usporedba ljestvica tvrdoće po Shore A i Shore D, koja ilustrira njihovu različitu primjenu u mekim elastomerima i krutom zalivanju
materijala.
Zašto se Shore D obično koristi u epoksidnom zalivanju
Epoksidne mase za zalijevanje često spadaju u Shore D raspon jer se stvrdnjavajuvisoko umrežene, krute mreže.
S inženjerskog stajališta, tvrdoća Shore D obično se navodi jer:
- Označavadimenzionalna krutost nakon stvrdnjavanja
- Pomaže opisatistrukturalna krutostinkapsulanta
- Omogućuje osnovnu usporedbu između različitih sustava krute smole
Kao rezultat toga, Shore D je postao prikladna skraćenica za opisivanje ponašanja stvrdnutog epoksida.
Međutim,praktičnost ne treba brkati s potpunošću.
Što radi tvrdoća Shore DNeReci Ti
Česta greška u dizajnu je tretiranje tvrdoće kao zamjene za pouzdanost.
U stvarnosti, tvrdi Shore D tvrdoćaneoznačiti:
- Unutarnji stres nastao tijekom stvrdnjavanja
- Prijenos naprezanja tijekom toplinskog ciklusa
- Sposobnost prilagođavanja CTE neusklađenosti
- Otpornost na pucanje ili raslojavanje tijekom vremena
Visoka vrijednost Shore D samo potvrđuje da je materijal otporan na udubljenje-ne opisuje kako se stres razvija ili nakuplja unutar inkapsuliranog sklopa.
Tvrdoća naspram prijenosa naprezanja u kapsuliranju
Elektronički sklopovi sastoje se od materijala s vrlo različitim koeficijentima toplinskog širenja (CTE), uključujući:
- PCB-ovi
- Keramičke komponente
- Metalni vodiči
- Kućišta od polimera
Kada su ti sklopovi inkapsulirani savisoka-tvrdoća, niske-deformacije materijala, toplinsko širenje je ograničeno.
Inženjerske posljedice:
Toplinsko naprezanje pretvara se izravno u mehaničko naprezanje, koji se koncentrira na sučelja materijala i završetke komponenti.
Slika 3.Shematska ilustracija koja pokazuje kako neusklađenost toplinske ekspanzije može prenijeti stres kroz krute materijale za zalivanje na elektroničke komponente.
Ovaj stres možda neće biti odmah vidljiv, ali se kasnije može manifestirati kao:
- Mikro{0}}pukotine
- Razdvajanje sučelja
- Dugoročno-degradiranje pouzdanosti
Kada Shore D TvrdoćaJeprava metrika
Unatoč svojim ograničenjima, tvrdoća po Shore D ostaje valjan i koristan parametar kada se primjenjuje na odgovarajući način.
Osobito je relevantno u aplikacijama koje daju prioritet:
- Strukturna krutost
- Zadržavanje oblika
- Mehanička fiksacija
- Minimalno kretanje komponenti
U ovim kontekstima, Shore D pomaže opisatiukočenost, a ne upravljanje stresom.
Kako bi inženjeri trebali tumačiti Shore D u praksi
Točniji pristup je tretirati Shore D tvrdoću kaojedan parametar unutar šireg konteksta dizajna.
Preporučeno tumačenje:
- Koristite Shore D za usporedburelativna krutost
- Odvojeno procijenite toplinski raspon, geometriju i sučelja materijala
- Izbjegavajte pretpostavku da veća tvrdoća automatski poboljšava pouzdanost
Inženjerska prosudba važnija je od same numeričke čvrstoće.
Uobičajene zablude o tvrdoći po Shore D
Zabluda 1:Viši Shore D znači bolju zaštitu
→ Zaštita ovisi o ponašanju naprezanja, a ne o tvrdoći površine.
Zabluda 2:Shore D predviđa rizik od pucanja
→ Pukotine su uzrokovane nakupljanjem naprezanja, a ne otporom na utiskivanje.
Zabluda 3:Jedna vrijednost tvrdoće odgovara svim dizajnima
→ Optimalna tvrdoća ovisi o strukturi sklopa i radnim uvjetima.
Zaključak
Shore D tvrdoća je koristan deskriptivni parametar-ali samo ako su jasno shvaćena njegova ograničenja.
U aplikacijama za punjenje elektronike,pogrešno tumačenje tvrdoće kao mjere pouzdanosti može predstavljati dugoročne-rizikekoji nisu vidljivi tijekom početnog pregleda.
Tvrdoća objašnjava koliko je neki materijal tvrd.
Ne objašnjava kako skupština preživljava.
Interna referenca(Višeslojno povezivanje)
Za dublju inženjersku raspravu o međusobnom utjecaju krutosti, unutarnjeg naprezanja i odabira materijala u dizajnu kapsulacije, pogledajte:
→ Upravljanje stresom kod epoksidnog zalivanja-visoke tvrdoće (Razmatranja inženjerskog dizajna)
