Главная » Книги и журналы

1 2 3 4 ... 31

Металлические корпуса

При бескорпусной герметизации (монолитные пластмассовые оболочки) недостаточно учитывать лишь эффекты непосредственно механического или химического воздействия герметизирующего материала на изделие, возникающего при контакте материала с поверхностью изделия в процессе формирования оболочки. Исследования и практический опыт показывают, что в этом случае возникают сложные физико-химические взаимодействия герметизирующего материала с поверхностью или даже объемом изделия. В результате таких взаимодействий могут возникать коррозия металлизированных участков, процессы электромиграции, механические повре}Кдения, шунтирующие утечки, а в полупроводниковых структурах - инверсия. Эти явления иося! релаксационный характер и, следовательно, проявляются нередко через длительное время после начала эксплуатации изделий. Поэтому повышенные требования предъявляются, в частности, к нагре-востойкости, химической чистоте и электрической нейтральности герметизирующих материалов, а также к разрабатываемым герметизирующим конструкциям и технологическим процессам герметизации.

Принято считать, что с повышением степени герметичности полых корпусов улучшае1ся и эксплуатационная надежность герметизи-



руемых изделий. Однако уровень качества и надежности компонентов, заключенных в герметичные корпуса, когда отсутствует массообмен с внешней средой, почти всегда ниже, чем при нахождении этих же компонентов вне корпусов в неизменной по составу внешней среде. Это объясняется тем, что состав газовой среды внутри корпусов в процессе эксплуатации может существенно меняться, что в конечной итоге может нарушить работоспособность компонентов и, следовательно, аппаратуры.

Степень изменения состава внутренней среды корпусов определяется свойствами используемых при производстве герметизируемых изделий материалов, технологией производства и конструкцией узлов изделий. В таких условиях возможны отказы компонентов, которые по своему механизму могут отличаться от отказов наблюдаемых в неизменной по составу среде. Это обусловливает новые специфические требования к применяемым материалам и конструктивно-технологическим решениям.

В настоящее время существует лишь несколько отечественных и зарубежных переводных изданий, обобщающих опыт герметизации изделий радиоэлектроники. К ним, в первую очередь, можно отнести:

- Волк М., Леффордж Ж., Стетсон Р. Герметизация электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры. Пер. с англ./Под ред. Б. Н. Можжевелова.-М.: Энергия, 1966.

- Харпер Ч. Заливка электронного оборудования синтетическими смолами/Пер. с англ. А. С. Фрейдина. -М.-Л.: Энергия, 1964.

- Тареев Б. М., Яманова Л. В., Волков В. А., Ивлиев Н. Н. Герметизация полимерными материалами в радиоэлектронике. - М. Энергия, 1974.

- Фридман Е. И. Герметизация радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Энергия, 1978.

- Джоветт Ч. Производство надежных электронных устройств. Пер. с англ./Под ред. А. А. Васенкова. -М.: Сов. радио, 1975.

Первые четыре издания посвящены вопросам герметизации РЭА органическими полимерными материалами.

Определенный интерес представляет последняя из указанных книг. В ней, в частности, раскрывается важность такого параметра герметизирующих материалов, как нагревостойкость, которая определяет массу летучих продуктов, выделяемых материалами при воздействии эксплуатационных температур, и приводятся также, правда в самом общем виде, рекомендации по выбору и применению этих материалов.

В целом следует признать, что вопросы герметизации не получили широкого и глубокого освещения в научно-технической литературе. Поэтому появление настоящей книги является весьма своевременным. В отличие от имеющихся изданий в ней предпринята попытка комплексного освещения вопросов герметизации, систематизирован и обобщен большой фактический материал, причем значительное место отводится вопросам герметизации неорганическими материалами.

При изложении материала автор не нарушает привычной структуры подобных изданий. Все вопросы, освещаемые в книге, можно подразделить на четыре большие группы.



1. Общие вопросы гсрметизацгпг: очистка п подготовка поверхности герметизируемых изделий, влаго- и газопроницаемость материалов, химические и механические воздействия на герметизируемые изделия, отвод тепла, герметизация в тропическом исполнении (гл. 1 ...4, 15).

2. Способы герметизации синтетическими полимерными материалами (гл. 5, 6, 9 ...13).

3. Способы герметизации неорганическими материалами (гл. 7, 8).

4. Методы исследований герметизирующих материалов и конструкций (гл. 14, 16).

В книге подчеркивается, что наиболее качественная герметизация гюлучается при использовании неорганических материалов, которые могут применяться как покрытия или для изготовления деталей корпусов. Автор рассматривает широкую номенклатуру неорганических материалов, их свойства и области применения, описывает способы получения вакуумплотных гермовводов и швов при герметизации корпусов.

Тем не менее значительная часть книги посвящена герметизации элементов РЭА органическими полимерными материалами и проблемам, связанным с их применением для этих целей. Тем самьш подчеркивается большая роль этих материалов в технике герметизации.

В книге описываются многие классы органических полимерных материалов, их составы, свойства и способы герметизации. Автор описывает такие высокопроизводительные и перспективные способы герметизации, как литьевое прессование, герметизация таблетирующи-мися порошкообразными компаундами, вихревое напыление порошкообразных материалов и т. д. Обширный раздел посвящен описанию оборудования и технологической оснастки, применяемым при гермег тизации полимерными материалами.

Автор справедливо уделяет значительное внимание вопросам испытаний и исследования герметизирующих конструкций и материалов, подчеркивает необходимость соблюдения специальных условий при изготовлении аппаратуры в тропическом исполнении.

Вместе с тем в книге нет привычного для советских специалистов деления герметизирующих конструкций, например, на бескорпусные и корпусные, на монолитные и полые корпуса и т. д., не выявляются и связанные с такой классификацией особенности того или иного типа герметизирующей конструкции или способа герметизации. В книге приводится много фирменных названий материалов, методов их испытаний и т. д., что затрудняет поиск отечественных аналогов. Эти обстоятельства, с одной стороны, в некоторой степени затрудняют пользование книгой, а с другой - дают представление об уровне работ по герметизации за рубежом и путях решения этой сложной проблемы.

Книга П. Роздзяла в совокупности с имеющимися изданиями существенно восполнит пробелы в освещении сложных вопросов герметизации. Она, несомненно, окажется полезной конструкторам и технологам, занимающимся разработкой и производством радиоэлектронной аппаратуры.

В, Волков



список основных обозначений

ВНМ - ангидрид диметилтетраводородфталевый BDMA - бензилдиметиламин BF;,MEA - комплексный каталитический отвердитель BP - ангидрид пирометиловый D - коэффициент диффузии DMF-3 - три-(диметиламинметил)-фенол DDSA - Р. Р.-диаминдифенилсульфон ЕБ - эпоксидная смола Эпидан-Б /ц - ток утечки Кр - электрическая прочность МРА - ангидрид фталевый MDA - метилфенилендиамин MFDA - т-фенилендиамин МА - ангидрд малеиновый NMA - надикангидрид

ррм - одн^ миллионная часть или 0,0001% PAPA - ангидрид полиазилиновый PBDA 80/20 - полиангидрид димер-адипиновый PBDA 50/50 - полиангидрид димер-адипиновыи RH (ф) - относительная влажность

Rz - внешнее тепловое сопротивление iK, - внутреннее тепловое сопротивление t - время Т - температура Tg - температура стеклования Tf - температура плавления Гц, - температура кипения Т^ - температура отверждения ртах - максимальная рабочая температура

а - коэффициент теплового расширения (ТКР) 8г - диэлектрическая проницаемость р - удельное объемное электрическое сопротивление а - механическое напряжение т] - вязкость Л - теплопроводность 8д - усадка при отверждении смолы tg б - тангенс угла диэлектрических потерь



1. ВОЗДЕЙСТВИЕ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ НА ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТЫ И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ГЕРМЕТИЗАЦИИ

Материалы, из которых изготовляются элементы радиоэлектронной аппаратуры, в той или иной степени подвержены влиянию внешней среды. Происходящие в них изменения могут быть как обратимыми, так и необратимыми. К первым можно отнести отклонения, например, абсолютной диэлектрической и магнитной проницаемости, угла диэлектрических потерь (tg б), электрического сопротивления в зависимости от температуры [102, 47, 48]. Необратимые изменения определяются устойчивыми химическими изменениями в материале. Герметизирующая оболочка с малой теплопроводимостыо (см. гл. 3 и 12) может частично защищать электрорадиоэлементы (ЭРЭ) от внешних температурных воздействий. Пропитка обмоток катушек синтетическими смолами (см. гл. 5) также улучшает отвод тепла, так как смола вытесняет воздух из обмотки. Аналогичное явление наблюдается, когда конденсатор или трансформатор находится в кожухе, наполненном синтетическим или минеральным маслом.

Однако во многих случаях кожух или герметизирующая оболочка могут представлять дополнительное тепловое сопротивление распространению тепла, выделяемого герметизированным изделием (см. гл. 3).

Способ герметизации элементов большой мощности должен обеспечивать условия, при которых кожух или герметизирующая оболочка не только не создают дополнительное тепловое сопротивление, но и играют роль радиатора, отводящего тепло. Это достигается, как правило, при выполнении кожуха иди других частей конструкции из меди.

Типичной задачей герметизации является защита изделий от воздействия влаги. Многие органические полимерные материалы поглощают влагу в области малых концентраций пропорционально давлению паров воды во внешней среде, когда отсутствуют процессы ее диссоциации, ассоциации или химического взаимодействия с герметизирующим материалом (см. гл. 2). В этом случае при уменьшении влажности внешней среды и десорбции влаги из полимера не происходит химических изменений материала (например, в диэлектрике конденсатора). В других случаях влага вызывает такие необратимые изменения в материале, как гидролиз органических продуктов либо коррозию металлов. Содержащиеся в воздухе кислород, а в промьшленных центрах в больших количествах и другие газы (СОг, SO2, NO2 и т. п.) вызывают необратимые изменения свойств многих материалов. Необ-



Таблица 1.1. Технологические процессы герметизации

1 L L




0,1 0.1

-0.1

м/с

л

- 3

vJ-,

ц

1 1

ч

л

0 2 5 Ю 20 50 100 200 500 сут.

АС/С

<

--- -

м

Л

А

.--

-->

У

FY! V

60 Щ I

Рис. 1.1, Влияние способа герметизации иа влагоустойчивость полистирольиых (о)

и керамических (б) конденсаторов: / - герметизированные эпоксидной смолой; 2 - без герметизации; 3 - герметизированные п металлическом корпусе, вакуумироваиные; 4 - без герметизации; 5 - герметизированные в металлическом корпусе, вакуумнрованные; 6 - изменение влажности в помещении

ратимое изменение органических полимерных материалов может также вызвать электромагнитное излучение (инфракрасное, у-лучи). В результате микроминиатюризации компонентов и внедрения интегральных микросхем возрастает их чувствительность к воздействию различного рода загрязнений в виде частиц (пыль, грязь и т. д.), которые могут вызывать электрические замыкания, пробои или другие нежелательные явления; повышается также их чувствительность к механическим повреждениям, воздействию вибрации, ударных нагрузок и т. п.

Различные конструктивно-технологические решения, повышающие надежность изделий при внешних воздействиях, в данной книге не совсем точно отвечают понятию герметизации. Дело .в том, что со




времени массового пспользования в технике электронных ламп вакуум-плотная герметизация характеризовалась величиной утечки газообразного гелия менее 10~*мм рт. ст л/с^. В некоторых книгах термин герметизация распространяется только на вакуумплотную герметизацию с помощью стеклянных, металлических и керамических корпусов. В связи с развитием радиоэлектроники столь определенное понятие герметизации стали относить лишь к небольшой части выпускаемых изделий.

Ряд технологических приемов позволил получить изделия, защищенные от воздействия внешних факторов, однако герметичность их не отвечала указанной норме. Поэтому Т+т стало нелогичным определять терми-120 с+% герметизация степень герме-° тичности конструкции. При герметизации изделий различные оболочки (керамические, стеклянные, из синтетических полимерных материалов и т. п.) соединяются иногда с поверхностью изделий так плотно, что оценка степени герметизации на основе утечки гелия становится бесполезной, поскольку отсутствует свободное пространство, в которое он мог бы проникнуть.

Кроме того, эти оболочки при опрессовке гелием сами могут поглощать гелий, а затем выделять его во время измерения герметичности (см. гл. 16), что мешает верно оценить' герметичность оболочки. Поэтому под термином герметизация будем подразумевать все технологические способы защиты изделий от воздействия климатических факторов независимо от степени герметичности изделий.

Выбор оптимальной технологии герметизации для данного изделия, кроме его специфических свойств, исключающих использование некоторых технологических способов, зависит от степени устойчивости изделия к влиянию климатических факторов, от условий эксплуатации изделия, а также от экономических факторов, которые в условиях массового производства приводят часто к выбору менее эффективной, но й менее дорогой технологии, если это не ухудшает надежность аппаратуры. Способ герметизации выбирает технолог с учетом первых двух из перечисленных факторов, конструктор же определяет тип элемента

Рис. 1.2. Влияние вида пластмасс, используемых при опрессовке, на устойчивость к воздействию влаги и температуры р-п-р транзисторов (сплошные линии) и ИС (штриховые линии):

/ - фенольная пластмасса, 2 - эпоксидная пластмасса, 3 - кремнийоргаииче-ская пластмасса [631

В единицах СИ 10-* мм рт. ст. 1,33 мкПа.



Таблица 1.2. Способы герметизации ЭРЭ и климатические факторы

ЭРЭ

Способ герметизации

Категория климатических испытаний'

Конденсатор алюминиевый электролитический

Алюминиевый корпус с резиновым уплотнением

35/125/56

Конденсатор танталовый

Обволакивание смолой

55/085/10

Опрессовка эпоксидной пластмассой

55/085/21

Металлический корпус, залитый эпоксидной смолой

55/085/56

Металлический корпус

55/125/56

Конденсатор бумажный (КР021)

Пропитка эпоксидным составом, оболочка из эпоксидной смолы

55/100/21

Конденсатор поликарбонатный

Оболочка из эпоксидной смолы, предварительно покрытая поли-стирольной пленкой

55/125/21

Опрессовка эпоксидной пластмассой

55/125/56

Корпус из поликарбоната, залитый эпоксидной смолой

55/125/21

Конденсатор стирофлексный

Корпус из пластмассы, залитый эпоксидной смолой

55/085/56

Металлический корпус

40/085/56

Спекание, без корпуса

40/085/21

Конденсатор пспистирольный

Обволакивание эпоксидной смолой

40/085/21

Опрессовка эпоксидной пластмассой

55/100/21

Вакуумная заливка эпоксидной смолой

55/100/56

Конденсатор полипропиленовый

Алюминиевый корпус с резиновым уплотнением

40/085/56



Продолжение

ЭРЭ

Способ герметизапии

Категория климатических испытаний'

Конденсатор слюдяной

Обволакивание смолой

55/085/10

Опрессовка фенольной пластмассой .

55/125/21

Конденсатор полипропиленовый металлизированный

Заливка эпоксидной смолой

40/085/56

Конденсаторы керамические КСР и KCR

Покрытие лаком

25/085/04

Конденсатор керамический

Обволакивание смолой

40/085/10

Резистор металлопленочный RMG, RMB

Резистор углеродистый OWS-P Резистор металлопленочный МЛТ

Покрытие лаком

55/155/21

55/125/10 55/125/21

Резистор металлопленочный

Корпус из пластмассы, залитый эпоксидной смолой

55/125/21

Керамический цилиндрический корпус

55/125/56

Резистор бариево-углеродистый ОБМ

Покрытие лаком

55/100/21

Резистор металлоокисный OTS Резистор проволочный RDLa

55/100/21 40/070/21

Резистор проволочный RDS

Покрытие полимерцементом

40/085/10

Потенциометр углеродистый РК-1

Без герметизации

10/055/04

Потенциометр углеродистый SP

65/100/04

Варнстор

Покрытие лаком

10/085/04

Трэнзнстор .....

Опрессовка эпоксидной . пластмассой

. .55/085/56

Металлический корпус

55/125/56

Цифры, разделенные вертикальной чертой, указывают соответственно отрицательную рабочую температуру (°С), максимальную температуру и продолжительность испытаний на влагоустойчивость (в сутках).



1 2 3 4 ... 31
Яндекс.Метрика