Таблица 6 Расчетная толщина слоев препрега после ламинирования
Таблица в натуральную величину
Было подтверждено, что отдельные слои препрега увеличиваются в толщине, если они находятся между слоистыми или медными слоями из-за расширения в направлении z в соответствии со спецификациями поставщика. Если слой препрега примыкает к слою меди с элементами, объемный поток смолы из слоя препрега между элементами меди равен объему удаленной меди из соседнего слоя. Расширение слоя препрега в направлении z не является незначительным и должно приниматься во внимание. В целом, это приводит к уменьшению толщины всего слоя препрега, поскольку объем пустот больше, чем объем, связанный с расширением в направлении Z.
Thermoelastic material properties for prepreg and laminate layers
Properties of the prepreg and laminate layers
Можно определить измеренную толщину и объем стекловолокна слоев препрега и ламината, которые затем используются для вычисления термоупругих свойств этого слоя. Объемная доля волокна, Vf , была определена в предположении, что объем стекловолокна остается постоянным, а все отклонения по высоте платы объясняются потоком и расширением смолы. Вычисленные термоупругие свойства препрега (0106) и ламината (2114) представлены на фиг.10 в зависимости от объемной доли волокна. Для вычисления CTE используется модуль моделирования микромеханики, см. фиг. 10(a) и модуль Юнга, см. рис. 10(b), для ряда объемных долей волокна, указанных маркерами графика; после этого линии интерполируются. Для ламината вычисляются как основные направления x, так и y, хотя они существенно не отличаются. Свойства переплетения слоев конкретных переплетений, стилей ткани 0106 и 2114, взяты, как указано в таблице 1, а свойства материала эпоксидной смолы и стекловолокна взяты, как указано в таблице 2. На рисунке 10 также показаны (постоянные) эталонные свойства, перечисленные в спецификациях материалов [21, 22].
Рис. 10
Влияние объемной доли волокон для эпоксидных препрегов (0106) и слоистых композитов (2114) в направлении x и направлении y (стиль 2114), как определено разработчиком микромеханического моделирования. Также показаны справочные свойства таблиц данных. Пожалуйста, обратитесь к онлайн-версии для цветового представления рисунка. Влияние на CTE. b Влияние на модуль Юнга
Изображение в натуральную величину
На рисунке 10 показано, что слои препрега с одинаковым типом стеклоткани, но разной толщиной, имеют CTE и модуль Юнга, который зависит от объемной доли волокна. Объемная доля волокон препрега с расчетной толщиной, рассчитанная как 29,8%, обозначена средней вертикальной пунктирной линией. При измеренной толщине Без рисунка объемная доля волокна была ниже (27,0%) из-за расширения препрега. Ламинат имеет гораздо более высокую объемную долю волокон - 45,7%. Он имеет другой тип ткани из стекловолокна по сравнению с препрегом, поэтому соотношение между объемной долей волокна и CTE и модулем Юнга отличается, как показано на рис. 10. Спецификации не учитывают это соотношение и, следовательно, являются постоянными для всех объемных долей волокна. Тип ткани из стекловолокна 0106 обладает одинаковыми свойствами в направлениях x и y, и, следовательно, весь препрег ведет себя симметрично в направлениях x и y.
Из этого можно сделать вывод, что существует разница в объемной доле волокна между рассчитанными и измеренными слоями. Отклонение в объемной доле волокна может привести к значительному изменению свойств материала. Поэтому важно использовать объемную долю волокна и микромеханическое моделирование для вычисления правильных свойств материала с точки зрения CTE и модуля Юнга каждого слоя.
Валидация CTE на макроскопическом уровне
При использовании образцов без шаблонов выполняется проверка CTE. CTE каждого составляющего слоя определяется, как показано в предыдущем разделе. CTE изготовленных образцов без рисунка, как показано на фиг.5, можно определить, предполагая, что препрег и ламинат расположены параллельно в соответствии с уравнением. 2. Как расчетная, так и измеренная толщина слоя препрега используются в качестве входных данных для разработчика микромеханического моделирования.
В таблице 7 перечислены результаты измерений TMA и проведено их сравнение с вычисленными значениями при расчетной и измеренной толщине препрега. В последнем столбце перечислены значения CTE, которые могут быть определены из свойств материала спецификации с использованием расчетной толщины.