Тиксотропия (Thixotropy) — это реологическое свойство структурированных дисперсных систем (паст, гелей), заключающееся в обратимом снижении вязкости (разжижении) под действием механического сдвига (перемешивания, встряхивания) и последующем восстановлении исходной или более высокой вязкости (загустевании) после прекращения воздействия. В микроэлектронике это свойство критически важно для технологических материалов, которые должны наноситься дозированно и сохранять форму после нанесения.
Механизм и практическое значение
Явление обусловлено наличием в материале трёхмерной пространственной структуры (сетки), образованной частицами или молекулами за счёт сил Ван-дер-Ваальса, водородных связей или электростатического взаимодействия. При приложении сдвигового напряжения эта структура разрушается, материал течёт. После снятия напряжения структура постепенно восстанавливается. Тиксотропное поведение количественно характеризуется петлёй гистерезиса на графике зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига.
Применение в контрактном производстве электроники
Тиксотропия является ключевым свойством для нескольких технологических материалов, определяющим качество процесса.
-
Паяльные пасты (Solder Paste). Паста должна легко продавливаться через трафарет (разжижаться под давлением ракеля), но сразу после нанесения сохранять форму отпечатка (быстро восстанавливать вязкость) и не растекаться до оплавления. Это обеспечивает точное дозирование и предотвращает образование сателлитов и мостиков.
-
Токопроводящие и теплопроводящие пасты (Thermal Interface Materials, TIM). При нанесении на процессор или радиатор паста должна заполнять микронеровности, а затем сохранять свою геометрию, не стекая.
-
Клеи-герметики и компаунды (Encapsulants). Материал должен заполнять полости при нанесении, но не вытекать из них до полимеризации.
-
Трафаретная краска. Используется для нанесения шелкографии на плату.
Контроль свойства
Тиксотропный индекс (TI) или время восстановления вязкости являются стандартными параметрами контроля качества поступающих материалов. Измерения проводят на реометрах (ротационных вискозиметрах) по методикам, описанным в стандартах, например, в J-STD-005 для паяльных паст или в технических условиях производителей материалов. Несоответствие тиксотропных свойств приводит к технологическому браку: смазыванию отпечатков паяльной пасты, образованию пустот в теплопроводящих слоях или плохому заполнению форм компаундом.
Источники: IPC J-STD-005 «Requirements for Soldering Pastes», технические стандарты ASTM на реологические методы испытаний (например, ASTM D2196), спецификации производителей технологических материалов (Henkel, Indium Corporation, Almit).