Как твердость термопрокладки влияет на выбор толщины

Твердость термопрокладки влияет на то, насколько легко она адаптируется к неровным поверхностям и какое усилие она может приложить при сжатии. Более мягкая прокладка часто может выдерживать большее изменение зазора при меньшей нагрузке на сборку. Более жесткая прокладка может потребовать более точного соответствия толщины и более жесткого пути передачи нагрузки.

Твердость сама по себе не определяет толщину. Она сужает диапазон безопасного сжатия.

Сначала проверьте шкалу дюрометра.

Термопрокладки обычно достаточно мягкие, чтобы использовать шкалу Шора 00. Шор А значительно тверже, и числовые значения не взаимозаменяемы.

Компания Jiuju указывает твердость своих термопрокладок по шкале Шора 00. В официальных спецификациях термопрокладок указаны стандартные классы твердости, охватывающие как мягкие конструкции, так и варианты с более высокой твердостью.

ASTM D2240 — это стандартный метод определения твердости резины по дюрометру. Значение дюрометра описывает сопротивление вдавливанию согласно указанному методу. Оно не дает прямого представления о давлении, необходимом для сжатия всей площади прокладки.

Почему твердость материалов одинаковой толщины различается?

Представьте себе две прокладки толщиной 1.5 мм, расположенные в зазоре 1.2 мм. Обе испытывают геометрическое сжатие на 20%.

• Более мягкая подушечка может принимать форму неровностей поверхности и обеспечивать полный контакт при умеренном давлении.
• Более твердая подложка может сильно давить на самые высокие точки, прежде чем заполнить низкие участки.

Геометрия идентична. Распределение сил — нет.

Разница становится более существенной по мере увеличения площади контакта и вариаций поверхности. На широкой или слегка изогнутой поверхности более твердая подложка может нагрузить выступающие участки раньше, чем достигнет низких. Более мягкая подложка может легче адаптироваться, но она также может смещаться или выдавливаться, если конструкция не имеет боковой поддержки. Не следует переводить размер корпуса в правило фиксированной твердости; используйте измеренную карту зазоров и точную кривую зависимости давления от деформации для данного класса.

Эта разница влияет на:

• PCB лук
• Стресс упаковки
• Крепление сиденья
• Контактная площадка
• Наклон холодильника
• Обработка и размещение
• Длительное расслабление

Мягкие термопрокладки: преимущества и ограничения

Преимущества

• Приспосабливается к шероховатым или неровным поверхностям.
• Для установления контакта требуется меньшая нагрузка.
• Учитывайте разную высоту компонентов.
• Снизьте локальное напряжение, воздействующее на хрупкие упаковки.

компромиссы

• Может растягиваться, морщиться или рваться при обращении.
• Для автоматизированной сборки может потребоваться подложка или вкладыш.
• Может смещаться или выдавливаться при недостаточной фиксации.
• Для некоторых силиконовых составов может потребоваться скрининг на низкое просачивание в чувствительных средах.

Мягкая прокладка не означает, что нужно игнорировать толщину. Избыток материала все равно может приподнять кулер или создать длинный путь передачи тепла.

Более жёсткие термопрокладки: преимущества и ограничения.

Преимущества

• Упрощенная обработка и вырубка.
• Лучшая размерная стабильность
• Потенциально лучшее сопротивление боковым движениям
• Усиленные марки стали подходят для сложных процессов сборки.

компромиссы

• Для обеспечения той же нагрузки может потребоваться более высокая нагрузка.
• Меньшая способность адаптироваться к волнистости
• Может потребоваться более жесткий допуск по зазорам и толщине.
• Высокие компоненты могут воспринимать непропорциональную нагрузку.

Используйте более жесткие прокладки там, где конструкция имеет контролируемую плоскость и продуманный путь передачи нагрузки, — не просто потому, что их легче устанавливать.

Твердость против проводимости

Увеличение теплопроводности наполнителя может изменить твердость и характеристики при сжатии. Компания Jiuju сообщает о своей группе термопрокладок с высокой теплопроводностью 8–25 Вт/м·К при твердости 40–60 по Шору 00, отмечая при этом, что точное поведение зависит от марки материала.

Не следует делать выводы о давлении на основе этого диапазона. Запрос:

• Метод испытания по Шору 00 и конструкция образца
• Кривая зависимости напряжения сжатия от деформации
• Тепловое сопротивление в зависимости от давления или толщины
• Допуск по толщине прокладки
• Детали усиления и склеивания

Стандарт ASTM D575 обеспечивает основу для сравнения характеристик деформации резины при сжатии. Стандарт ASTM D5470 определяет контекст теплового импеданса.

Испытание на твердость и испытание на сжатие отвечают на разные вопросы.

Дюрометр Шора 00 вдавливает в поверхность образец с помощью индентора заданной твердости. На показания влияют толщина образца, опорная поверхность, выдержка и метод испытания. Компрессионный тестер нагружает более широкую область и регистрирует напряжение или силу в зависимости от смещения. Такая реакция гораздо ближе к тому, что испытывают крышка, охлаждающая пластина или радиатор.

В арсенале компании Jiuju имеется как дюрометр Шора 00, так и экспресс-тестер сжатия. При выборе материала используйте результаты измерения дюрометром в качестве проверки соответствия материала и партии; сами по себе они не могут подтвердить идентичность материала. Используйте кривую сжатия для расчета нагрузки в условиях минимального зазора.

При проверке кривой распределения необходимо подтвердить следующее:

• Точный сорт, толщина прокладки и количество слоев.
• Площадь образца и геометрия прижимной пластины
• Температура испытания и скорость сжатия
• Отражают ли данные начальную загрузку, разгрузку или последующий цикл.
• Время задержки перед измерением силы.
• Инженерное напряжение в единицах измерения — суммарная сила

Не следует напрямую масштабировать суммарную силу по образцу поставщика, если предварительно не перевести ее в давление. Затем умножьте на реальную площадь контакта и проверьте, как распределены прокладки вокруг крепежных элементов и опор.

Что может привести к колебаниям твердости между партиями?

Изменения в составе и технологическом процессе могут влиять как на результаты вдавливания, так и на объемные характеристики. Компания Jiuju документирует входные проверки наполнителей по размерам частиц D10/D50/D90, вязкости смеси и содержанию летучих веществ. Выбор семейств наполнителей и их обработка поверхности варьируются в зависимости от целевого значения проводимости. Эти меры контроля помогают управлять дисперсией и стабильностью процесса, но проверки готовой прокладки по-прежнему имеют значение.

Для конструкции, критически важной по толщине и твердости, необходимо определить как минимум:

1. Допуск по толщине и метод измерения контролируемой силы.
2. Мишень Шора 00, набор образцов и выдержка.
3. Напряжение сжатия при одной или нескольких расчетных деформациях.
4. Тепловое сопротивление при соответствующей толщине и давлении.
5. После старения или циклической эксплуатации пределы изменяются там, где это необходимо для обеспечения надежности.

Если поступающая партия соответствует требованиям по твердости по Шору 00, но имеет другую нагрузку при сборке, необходимо проверить толщину, армирование, клей, степень сжатия и состав. Одной лишь твердости недостаточно для одобрения замены.

Как выбрать толщину материала, используя данные о твердости.

1. Измерьте минимальные и максимальные зазоры при сборке.
2. Выберите номинальную толщину, используя формулу, приведенную в... направляющая колонны.
3. Рассчитайте предельные значения сжатия с учетом допуска на обод.
4. Считайте показания давления по кривой сжатия соответствующего класса.
5. Для оценки суммарной силы умножьте давление на площадь контакта.
6. Проверьте пределы размеров компонентов, печатной платы, крепежных элементов и корпуса.
7. Проверьте контрольные метки и сиденья на нескольких элементах конструкции.
8. Проведите контролируемые термические испытания и испытания на надежность.

Если жёсткая подушка превышает допустимую нагрузку, можно уменьшить её толщину, ужесточить допуск на зазор, выбрать более мягкий состав, разделить площадь подушки на сегменты или перепроектировать опорную конструкцию.

Для больших площадей контакта следует проверять контактную поверхность по зонам, а не просто отмечать «пройдено» или «не пройдено». Отмечайте места начала контакта, места достижения максимальной нагрузки на контактную площадку и места деформации кулера или платы. Это позволит отделить проблему соответствия от проблемы номинальной толщины и предоставит поставщику удобную мишень для проверки твердости и силы сжатия.

Распространенные ошибки

• Написать «50 Shore», не указав 00, A или другую шкалу.
• Рассматривая твердость как кривую зависимости силы сжатия,
• Замена более твердого высокопроводящего материала той же толщины
• Игнорируя армирующие и клеевые слои
• Проверка одного плоского образца и предположение о том, что большая деформированная конструкция ведет себя аналогично, показывают те же результаты.
• Выбор мягкости без учета обработки и автоматизации.

FAQ

Всегда ли более низкое значение по шкале Шора 00 лучше?

Нет. Более мягкие подушечки улучшают прилегание, но с ними сложнее работать и они могут быть более жесткими. Выберите наименьшее усилие, соответствующее термическим, технологическим требованиям и требованиям надежности.

Могут ли две площадки с одинаковым значением твердости по Шору 00 быть прямой заменой?

Не автоматически. Их кривые сжатия, проводимость, армирование, допуск по толщине, электрические свойства и поведение при старении могут различаться.

Нужно ли более толстому мягкому коврику?

Не по определению. Толщина определяется зазором. Мягкость определяет, как материал принимает форму и какую силу он развивает в пределах требуемого диапазона толщины.

Используйте твердость для прогнозирования соответствия, а не только эксплуатационных характеристик.

Твердость термопрокладки наиболее полезна в сочетании с толщиной, давлением и геометрией поверхности. Перед заменой значений твердости необходимо подтвердить шкалу, получить кривую сжатия и рассчитать общую силу.

Для получения информации о подходящих вариантах, ознакомьтесь с таблицей технических характеристик термопрокладок Jiuju и укажите диапазон зазора и предельную нагрузку при запросе рекомендаций.