|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 15 16 17 18 19 20 21 ... 31 рическими свойствами, большой влагоустойчивостью, малыми усадкой и экзотермичностью, а также низким содержанием примесей; специальные сорта почти не выделяют летучие компоненты в вакууме [118]. Производство композиций относительно простое, отверждение большинства типов (RTV) происходит при комнатной температуре. Специальная группа однокомпонентных кремнийорганических смол отверждается под воздействием влаги, содержаш,ейся в атмосфере, и не требует специального отвердителя. Отверждению сопутствует вьщеле-ние в небольших количествах разных химических соединений, таких, как амин или уксусная кислота, возможность воздействия которых на изделия следует учитьшать [76, 118]. Недостатками кремнийорганических композиций типа RTV являются малая адгезия к некоторым материалам, большая вязкость и низкая влагостойкость. Адгезию можно усилить применением специальных грунтов. Вязкость в некоторой мере снижается при добавлении разбавителей. Радикальное уменьшение вязкости получается при использовании композиций, отверждаюш,ихся при высоких температурах, поскольку их вязкость резко падает при повышении температуры [21, 60, 76, 118]. В Польше производится три вида кремнийорганических смол: Полястосил-200 без наполнителя, Полястосил-М5660 с наполнителем в виде окиси железа, имеющий большую механическую устойчивость, а также Полястосил-МбО с кремнеземом в качестве наполнителя. Свойства различных кремнийорганических смол приведены в табл. 9.3. С помощью кремнийорганических смол часто создают амортизирующий слой под твердым и прочньш слоем из эпоксидной смолы [46...49, 76]. Углеводородные смолы (термопласты) неполярны и поэтому имеют малый tg6 в широком диапазоне частот. Они используются на ВЧ и СВЧ, где недопустимы большие потери. Материалы гидрофобны и теплоустойчивы, однако процесс полимеризации очень сложен, длится несколько часов и проводится при различных температурах по строго регламентированной программе [61]. Эти смолы производятся только специализированными фирмами (табл. 9.4). 9.3. герметизация опрессовкой под давлением с помощью жидких смол [146, 147] Простоту процессов герметизации с помощью заливки жидкими смолами и большую производительность герметизации опрессовкой под давлением пытаются объединить в одном технологическом процессе. Новый метод, правда, не исключает применения обоих упомянутых процессов, но занимает промежуточное положение, обладая рядом достоинств. Открывается возможность использовать большее число композиций, чем при герметизации пластмассами. Давление при герметизации жидкими смолами значительно меньше и составляет 0,1...3,5 МПа (1...35 кг/см), а при подогреве падает до 30 кПа, что позволяет герметизировать хрупкие детали. Композиции в отличие от пластмасс не содержат компонентов смазки, которые сни- жают адгезию смолы к выводам и облегчают проникновение влаги. Следует добавить, что стоимость этих композиций ниже стоимости пластмасс. В процессе герметизации готовая композиция в зависимости от свойств, в первую очередь от жизнеспособности, подается в форму из большого резервуара (рис. 9.7) или из дозатора, в котором непосредственно перед каждым впрыскиванием происходит дозирование и перемешивание соответствуюш,его количества составных частей (рис. 9.7,6). Цикл опрессовки заключается в следующем. Спрессуемые изделия размещают в гнездах формы непосредственно или с помощью специальной рамы (гл. 10), включают пресс, и автоматика запирает форму. В форму впрыскивается все отмеренное количество композиции. В подогретой форме смола начинает моментально отверждаться. Входная часть формы должна охлаждаться, чтобы предотвратить отверждение композиции в момент подачи в форму. После отверждения смолы форма открывается, спресованные изделия изымаются, а новая порция композиции подготавливается в дозаторе. Устройство впрыскивания композиции и форму следует переодически промывать растворителями. Благодаря низкому давлению впрыскивания, усилие, запи-]эающее форму, также может быть малым. Пресс может иметь давление, вдвое меньшее, чем при опрессовке под давлением порошкообразными пластмассами (способ литьевого прессования). Для опрессовки под давлением порошкообразными материалами можно применить более простые прессы. Требования в отношении точ-  Рис. 9.7. Устройство для опрессовки под давлением жидкими смолами со сборником с готовой композицией и с дозатором: / - пресс; 2 - подача отвердителя; 3 - двигатель мешалки; 4 - камера мешалки; 5 - подача смолы; 6 - цнлиидр Дозатора Компонентов; 7 - подвижный цилиндр; подъем которого возвращает компоненты в Мешалку; 8 - регулятор впрыскиваемого объема композиции; 9 - шланг, подающий готовую композицию; /О - впрыскивающий цилиндр с водяным охлаждением: 12 - автоматический вентиль; /3 - пресс-форма; /4-резервуар с композицией под давлением; 15 - регулятор времени впрыска; 16 - регулятор времени отверждения; 17 - регулятор температуры но контролируемой скорости закрытия формы (на первом этапе при подведении створок формы и на втором этапе при опрессовке) и величины давления такие же, как при использовании порошкообразных пластмасс. Цикл опрессовки при правильном выборе композиции, а также параметров подачи материала в формы и отверждения, может быть значительно короче, чем в случае опрессовки пластмассами. В итоге стоимость пресса может быть ниже, а производительность выше. Для пресса требуется, однако, специальное устройство для дозирования, перемешивания и впрыскивания композиции. Для этой цели можно приспособить типовые автоматические или полуавтоматические устройства для заливки жидкими смолами (гл. 13). Чтобы можно было применять композиции с различной жизнеспособностью, необходимо предусмотреть возможность подогрева и охлаждения резервуара с готовой композицией и дозатора. Простое приспособление для впрыскивания питается специальной помпой или используется устройство, применяемое при опрессовке пластмассами. Дозирующая камера должна иметь регулятор дозы, а камера впрыска - подогреватель композиции, что, с одной стороны, сокращает время отверждения, а с другой - снижает вязкость композиции. Устройство подачи материала должно быть приспособлено для демонтажа в случае аварийной остановки пресса, когда смола отверждается в цилиндре. Можно полагать, что конструкции новых прессов для электронной промышленности будут пригодны для герметизации как порошкообразными пластмассами, так и жидкими смолами. Чтобы формы не повреждались при неправильном размещении выводов, стенки их должны быть твердыми и прочивши. Конструкции форм для опрессовки под давлением разнородньши композициями могут изменяться в зависимости от свойств композиции (например, вакуумная обработка, расположение толкателей). Впрыскивание происходит на линии разъема формы. Допуски устанавливаются более жесткие, чем для пластмасс, поэтому удается уменьшить сосульки (облой), а в ряде случаев их полностью исключить. При изготовлении опытных образцов и малосерийном производстве с помощью одноместных форм оборудование может быть предельно простым и дешевым. Форму, например, можно выполнить из эпоксидной смолы, а впрыск осуществляется ручным прессом. Для опрессовки могут быть использованы композиции на основе всех видов смол, используемых при заливке: эпоксидных, полиэфирных, кремнийорганических, аллиловых и др. [113]. В состав композиции, кроме смолы и отвердителя, входят минеральные наполнители, пластификаторы, красители и т.п., которые, с одной стороны, обеспечивают хорошую защиту от климатических и механических воздействий, высокую надежность, а с другой - облегчают процесс герметизации, снижают его трудоемкость и стоимость. В табл. 9.5 показано влияние композиции на параметры герметизации. ... ...... Таблица 9.5. Влияние оптимизации состава жидких эпоксидных композиций на их свойства
Правила выбора параметров композиции состоят в следующем. Оптимальное отношение смола - отвердитель находится в пределах 10:1...2:1; вязкость композиций 1-10... 7,5-10 сП, подогрев компонентов перед смешиванием способствует удалению газов, снижению вязкости, а также облегчает впрыск и заполнение всех щелей и зазоров. Оэдержание наполнителей не должно превышать 70%, большее содержание допускается, когда вязкость можно сильно уменьшить при первоначальном подогреве композиции. Пригоден весь ассортимент наполнителей, используемых при заливке, т. е. более широкий, чем при опрессовывании пластмассами. Длительность цикла сильно зависит от продолжительности желатинизации композиции. Если используются предварительно приготовленные композиции, то их жизнеспособность при 25° С должна составлять несколько часов, что приводит к удлинению цикла. При дозировании и перемешивании компонентов перед каждым впрыском можно использовать композиции с временем желатинизации 15 с и сократить цикл до 30 с при 150° С. После извлечения запрессованных изделий из формы требуется дополнительно отверждение при 120... 150° С в течение 10...24 ч. 9.4. герметизация порошкообразными компаундами способом вихревого напыления (в псевдоожиженном порошке] Имеется тенденция ко все более широкому распространению покрытий порошками, так как в этом случае используются уже готовые композиции, содержащие отвердитель. Благодаря этому удается избежать таких операций, как взвешивание, перемешивание и удаление газообразных продуктов из жидких компонентов. Вторьш несомненным достоинством этого способа герметизации является то, что с помощью единого оборудования можно герметизировать разные изделия без изготовления специальных пресс-форм для каждого из них. Герметизация этими методами обходится в три раза дешевле опрессовки под давлением. Среди различных порошков [4,16, 45] чаще всего находили применение эпоксидные композиции. Метод вихревого напыления основан на погружении изделия в порошок, находящийся во взвешенном состоянии. Изделие предварительно нагревают до температуры, превышающей температуру плавления порошка. Взвешенное состояние достигается продуванием струи воздуха или азота через пористое дно резервуара, в который заранее насыпается порошок (рис. 9.8). В возникающее таким образом облако (взвесь) порошка, напоминающее жидкость, погружается на несколько секунд изделие, которому сообщается вибрация. Порошок осаждается на горячем изделии и моментально расплавляется. Оптимальное покрытие получается, когда в облаке порошок занимает 25...33% по объему, на его поверхности не возникают гейзеры , а течение газа имеет ламинарный характер. Размеры большинства зерен составляют 40...1000 на 1 дюйм (25, 4 мм), причем соотношение зерен разного раз-   ISO- №0 m ISO 190 200 X Рис. 9.9. Зависимость времени отверждения от температуры для рааных эпоксидных порошков, используемых для вихревого напыления: / -XDKF = W771; 2 -XDKF = W77l (загустение), 3 - XDKF-0092; 4 - DK-4; 5-Scotchcast-260; 6 - Novaloy Рис. 9.8. Схема устройства для герметизации способами вихревого напыления (в псевдоджиженном слое): / - резервуар; 2 - держатель; 3 - резиновое уплотнение; 4 -осушающий фильтр; 5 - перфорированное металлическое основание- 6 - ротаметр; 7 - подача сжатого воздуха; 8 - пневматический вибратор: 9 - вибратор; 10 - пористая плита; - слой порошка; 12 - зона псевдоожиженного порошка мера должно быть определенным. Зерна меньшего размера плавятся быстрее и образуют гладкое и тонкое покрытие. Большие зерна дают утолщенную, но менее гладкую оболочку. Для них необходим подогрев изделия до более высокой температуры и более интенсивный приток газа, который охлаждает изделие, что, в свою очередь, требует дальнейшего повышения температуры. При сильной разнородности зерен порошок распыляется неравномерно. Установлено, что зерна разного размера должны находиться в следующем соотношении: 0,3...0,15 мм- 20%, 0,15...0,04 мм -60%, менее 0,04 мм -20%. Грануляционный состав порошка зависит в опреденной степени от конструкции оборудования, в котором проводится псевдоожижение порошка. Толщину оболочки можно увеличить, продлив время проведения процесса. Однако это вызывает охлаждение изделия и снижает качество покрытия. Обычно покрытие производится несколько раз. После изъятия изделия оно подогревается повторно, при этом расплавленные частицы образуют плотное покрытие, толщина которого в зависимости от теплоемкости материала изделия, температуры и времени погружения составляет при однократном проведении процесса 0,2... 0,8 мм. При многократном повторении процесса можно получить покрытия толщиной несколько миллиметров. Деталь с нанесенным покрытием после извлечения из ванны с взвешенным порошком помещается в сушильный шкаф для отверждения смолы (рис. 9.9 и табл. 9.6). Таблица 9.6. Свойства эпоксидных порошков, используемых для покрытия способом вихревого напыления Тнп xSb ill Удельное сопротивление, Ом-см S - - g й I . 1! - О чо га Ко Твердость Отверждение, °С/мин вариант вариант Изделия, подвергаемые покрытию Dri-Kote DK-1 DK-4 DK-7 DK-8 DK-9 DK-10 DK-11 XDKF-W771 Scotchcast 260 262 263 264 Poliset BS Araldit KU-610, KV-600 Epifluid (Польша) EPC-39 EPC-76 150 130 150 150 150 200 150 155 130 290 155 155 150 150 150 3,7-101* 1,1104 6,9-1014 6-1018 l,M0i5 4,7-104 70 45 65 49 49 0,88 0,35 0,18 0,14 0,14 0,08 0,1 0,1 0,1 0,15 0,61 1,0 1,0 0,6 28 28 28 (no Бар целю) 90° (по Шору) 98 (DIN 53456) 55 45 20 30 28 38 0,007 0,018 0,024 0,32 0,025 0,023 0,023 0,26 0,006 0,008 0,014 0,007 0,005 4,1 4,5 3,2 4,1 4,3 3,0 3,4 После 164 ч при 85° С. Эпоксикремнийорганический. Эпопксиноволочный. Изготовители: Dri-Kote-Hysol, Scotchcast-ЗМ, Poliset и ЕРС-Morton Chemical. (£> .--- 180/30 200/10 150/60 125/120 180/10 150/5 150/5 150/5 150/5 150/60 180/60 177/30 150/30 200/3 230/5 200/60 200/5 210/5 230/0,5 230/0,5 230/0,5 230/0,5 175/15 200/30 200/5 200/3 Сердечники трансформаторов Катушки, резисторы Катушки, ЭД, конденсаторы Полистирольные конденсаторы, катушки ЭД Конденсаторы (XDKF-0092 - огнестойкий вариант) Роторы ЭД То же Проволочные резисторы Роторы ЭД Толстопленочные ИС Роторы, конденсаторы Роторы ЭД Araldit-Ciba.  Рис. 9.10. Изделия, герметизированные способом вихревого напыления. Лента с изделиями после покрытия в автомате фирмы Badalex  Рис. 9.11. Полуавтоматическое устройство для покрытия электронных элементов способом вихревого напыления (Badalex СС4) Рис. 9.12. Изменение температуры во время герметизации толстопленочной ИС способом вихревого напыления: А - начальный подогрев: В, С, О -первое, второе и третье погружение Б и F - плавление покрытия после первого и второго погружений; С - плавление третьего слоя и желатиниза-ция покрытия: Я - охлаждение  Покрытия выдерживают температуру - 55...-f 150° С, имеют удельное сопротивление до 10 Ом-см, электрическую прочность 20... 40 кВ/мм, tg6 0,005...0,015, Вг 3,5,...5. Изделия, покрытые методом вихревого напыления, выдерживают 21-суточные испытания на влаго-устойчивость при повышенной температуре согласно нормам PN-73/E-04550. Основную трудность на стадии освоения такого способа герметизации представляло покрытие небольших по размерам деталей, обладающих малой теплоемкостью. Изделия остывали раньше, чем порошок успевал покрыть их и расплавиться. Поэтому покрытия наносились главным образом на статоры и роторы микроэлектродвигателей и реже на печатные платы. Лишь появление программируемых автоматов, обеспечивающих быструю загрузку, подогрев и погружение в ванну со взвешенным порошком сразу нескольких изделий, позволило использовать этот технологический процесс в производстве мелких изделий (таких как танталовые конденсаторы, резисторы, катушки и т. д.). Радиоэлементы закрепляют на матерчатой, пластмассовой или металлической ленте за выводы с помощью липкой бумажной ленты (рис. 9.10) и затем устанавливают в держателе автомата (рис. 9.11). Автомат проводит процесс покрытия согласно запрограммированному циклу, предусматривающему оптимальное время подогрева для защищаемого изделия, температуру, время погружения, число погружений и др. В процессе герметизации изделие проходит через следующие этапы: подогрев в горячем воздухе 15 с; погружение в порошок, находящийся во взвешенном состоянии, на время 0,5 с; повторный нагрев в течение 3 с для оплавления порошка и получения монолитного покрытия. После нескольких нанесений порошка изделие вместе с монтажной лентой помещается в сушильный шкаф. Подтеки на выводах выдерживаются в таких пределах, что длина изделия имеет допуск ± 0,75 мм. На рис. 9.12 изображен график изменения температуры герметизируемой толстопленочной ИС. Измерения выполнены с помощью вмонтированного в ИС терморезистора. Как видно, время, в течение кото- рого ИС подвергается воздействию температуры свыше 120° С, непродолжительно, поэтому нагрев не сказывается на параметрах ИС. Одним из условий эффективности процесса герметизации наряду со скоростью погружения является точность расположения подогретых до постоянной температуры изделий в определенном месте ванны со взвешенным порошком . Современные автоматы позволяют герметизировать 1500... 100 ООО изделий в час. Наиболее удачные конструкции имеют автоматы, предназначенные для герметизации элементов с выводами, расположенными с одной стороны. При герметизации конденсаторов, изготовляемых в виде намотанной ленты из синтетических материалов, могут возникнуть трудности вследствие выдавливания воздуха и образования пузырьков. Этот дефект должен быть исключен при намотке ленты или при предварительной пропитке, которая обеспечит удаление воздуха из щелей и зазоров. Аналогичные проблемы могут возникнуть при герметизации гибридных ИС, имеющих узкие щели и зазоры. Тщательный выбор параметров процесса герметизации позволяет исключить образование воздушных пузырьков, хотя щели и зазоры в изделии не всегда полностью заполняются смолой. При герметизации гибридных ИС, содержащих элементы из разнородных материалов, весьма важна их стойкость к термоударам. При недостаточной стойкости в элементах и покрытиях образуются трещины. Для получения покрытий, устойчивых к различного рода воздействиям, необходимо придерживаться следующих правил: покрытие изделия с обеих сторон должно быть в одинаковой мере нанесено на выводы, образуя монолитный мениск, не оставляя открытых краев подложки; перед покрытием изделия должны быть тщательно высушены; следует избегать мостиков, перекрывающих два или три вывода, но покрытие, перекрывающее все выводы, не опасно; увеличение толщины покрытия от края к середине при толщине подложки 0,75 мм и общей толщине 2,8 мм не должно превышать 17 %; оптимальная толщина покрытия на тонких подложках должна быть в пределах 1,5...2,5 мм. Одним из условий эффективности герметизации при повышенной температуре является высокая температура стеклования Tg герметизирующего материала. Доступные данные, касающиеся величины температуры стеклования как функции дополнительного времени отверждения для порошка Полисет-В, приведены ниже: Температура стеклования, °С, составов, отверждаемых при температуре, с.
1 ... 15 16 17 18 19 20 21 ... 31 |