Die Vergusstechnologie spielt eine entscheidende Rolle bei der Lösung des Versagensproblems elektronischer Bauteile unter Stoßbelastungen. Polyurethan gilt aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften als ideales Vergussmaterial zum Stoßschutz elektronischer Bauelemente. Es wurden zwei Polyurethan-Vergussmaterialien mit unterschiedlichen Härtegraden hergestellt, vier Kombinationsformen (vollständig weich, vollständig hart, H-S-H und S-H-S) von Vergussschutz-Dämpfungsstrukturen entworfen und die mechanischen Eigenschaften der beiden Polyurethan-Vergussmaterialien sowie die Stoßcharakteristika der vier Schutzstrukturen mithilfe der Instron 5966 Universalprüfmaschine und der CEAST 9350 Fallhammerprüfmaschine der amerikanischen Firma Instron experimentell untersucht. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass beide Polyurethane bei unterschiedlichen Dehnraten ein typisches nichtlineares viskoelastisches mechanisches Verhalten aufweisen. Im Vergleich zu den anderen drei Strukturen zeigt die S-H-S-Verbundverguss-Schutzstruktur eine bessere Gesamtleistung, da sie die Aufprallkraft reduziert und gleichzeitig die Verformung der elektronischen Bauelemente effektiv begrenzt. Basierend auf den Versuchsergebnissen wurde mit der transienten Finite-Elemente-Analyse-Software Abaqus und Einbettung des viskoelastischen Z-W-T-Konstitutivmodells das mechanische Verhalten von Polyurethan präzise beschrieben und eine numerische Simulation der Stoßantwort der Polyurethan-Vergussschutzstruktur durchgeführt. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass im Vergleich zu den anderen drei Schutzstrukturen das Spannungsniveau der Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) in der S-H-S-Struktur niedriger und gleichmäßiger verteilt ist, während die Spannung an der Lötstellen-Schnittstelle zwischen Chip und PCB insgesamt geringer ist, was die signifikante Wirkung dieser Struktur zur Verbesserung der Stoßfestigkeit elektronischer Bauelemente weiter bestätigt.

Polyurethan; elektronische Bauelemente; stoßfest; Fallhammerprüfung; numerische Simulation