有機硅凝膠的傳統的機械測試與新流變技術測試的比較

硅凝膠通常用于保護電器元件和裝配件以防止沖擊、振動、濕氣、粉塵、化學物質及其它環境中的污染物。良好的介電凝膠將封裝的電子芯片和模具壓力減至最低。有機硅供應商配制電子凝膠，以盡量減少引入封裝電子的應力，從而優化其機械順從性。材料硬度常被材料供應商用于產品對比。

用途廣泛的硅凝膠

凝膠硬度是材料供應商測定的一種最常見的機械性能，它使用針穿硬度計來測量。這種技術以硬度計壓頭壓入表面的深度作為硬度計量。以恒定的重量、壓足尺寸和時間周期，其壓足壓入的深度表明凝膠的硬度。具體來說，典型的高純介質硅凝膠（Gel 1-8155）具有0.4毫米的壓入深度，軟凝膠 (Gel-8170)則有9.0毫米，軟硬適中的壓入深度應是5.0毫米(Gel-8150為4.5毫米，Gel-8100為6.0毫米)，見圖1。
壓入深度是有機硅供應商普遍提供的材料性能。然而，它不能直接與裝置性能相關。具體地說，壓入深度采用靜態測量，不會與在大多數電子應用中出現的應力條件相同。因此，動態技術是更相關的表征方法，它們正在慢慢地被材料供應商所接受。

圖1、商業產品的壓入深度值

設備工程師更通常使用流變特性，如儲能模量來預測電氣組件中凝膠流。測量時，試樣放置在兩個平行板之間，并施以恒定量的拉力。這些數據生成存儲模量 (G')，用來描述凝膠的彈性行為，并用于預測在高頻率運行時的凝膠性能。

硅凝膠可以按特定的存儲模量來配方設計。高純介質硅凝膠(Gel-8155)具有高儲能模量，意思是它需要較大的應力來使其變形（例如，應變），見圖2。(注：這項研究中，研究樣品使用40毫米間隙平行板幾何形狀進行測試。以每分鐘65℃的升溫速度進行，其溫度坡度與產品的硫化曲線一致。在150℃有1000秒的熱煉時間。應力在1.0%拉力應變和1Hz頻率下檢測。）

圖2、商業產品（正方形）和定制有機硅（方塊）測定的壓入深度與其儲能模量之間的相關性

高純介質硅凝膠的儲能模量不受振動頻率所支配，可抑制大多數應用中的振動，使其成為有效的灌封膠。相比之下，低的儲能模量在應力下易變形。一種軟凝膠 (Gel-8170)的儲能模量也是高度依賴應變頻率。因此凝膠中的變形率依賴于應用中的應變應力。其結果是，軟凝膠必須與金屬彈簧片結合，以有效地抑制電子元器件的振動。

由材料供應商所用的壓入深度和裝置制造商所用的存儲模量具有一定的相關性。對比高純介質硅凝膠，軟凝膠有較高的壓入深度和較低的儲能模量。然而，很容易識別使用儲能模量的高純介質硅凝膠的細小差異。由于這一原因，大多數供應商使用儲能模量優化配方，并可以在這些電子灌封膠和封裝材料技術數據表中報告這些值。在沒有為特定商業材料提供數據的情況下，在這些表中提供關聯的數據可以為預測有機硅凝膠行為提供指引，從而為電子應用選擇適當的凝膠。