|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 16 17 18 19 20 21 22 ... 31    Рис. 9.13. Схема устройства с вибрирующей ванной Рис. 9.14. Схема каскадного устройства для покрытия изделий с планар-ными выводами Как видно, с одной стороны, с ростом температуры отверждения увеличивается и температура стеклования, а с другой - для каждой температуры существует оптимальное время отверждения. При покрытии катушек дополнительное отверждение происходит при пропускании тока через обмотку. Рассматриваемый порошок позволяет получить температуру стеклования более 150° С, т. е. на 35° больше величины, получаемой для обычных эпоксидных материалов, что достигается применением при его изготовлении термоустойчивых эпоксидно-новолач-ных смол. Разновидностью метода является применение вибрационной ванны [94], в которой изделия размещаются в держателях на барабане (рис. 9.13). При этом в одном сегменте барабана производится подогрев, а в другом - погружение в вибрирующую ванну. Порошок подается в ванну с помощью улитки. На погружаемых в ванну изделиях порошок оседает и плавится, а его избыток стекает через борт ванны. Затем изделия с оплавленным покрытием погружаются во вторую зону подогрева, в которой покрытие отверждается. Для покрытия изделий с планарными выводами может использоваться каскадный метод [94]. Порошок с кас-кадно расположенных наклонных сборников (рис. 9.14) высыпается на перемещаемые транспортером и одновременно вращающиеся изделия. Выводы маскируются метал- Устройство для герметизации в лической лентой или струей электростатическом поле   Рис. 9.16. Устройства для электростатического напыления порошка: / - подача сжатого воздуха и порошка; 2 - подача высокого напряжения; 3 -слой эмали с повышенной электропроводностью; 4 - передача заряда порошку; S - головка высокого напряжения воздуха. К сожалению, промышленность не выпускает пока автоматы такого типа. Нанесение порошка в электростатическом поле. Первоначальный подогрев можно исключить, если использовать ванну со взвешенным порошком (рис. 9.15) и в кипящем порошке вмонтировать сетку, к которой подводится высокое напряжение 10... 160 кВ. Сетка придает частицам большую скорость, а заземленные изделия притягивают частички порошка, которые на них оседают. Затем изделия помещают в сушильный шкаф, где происходит плавление и отверждение. Получается равномерное покрытие толщиной 25... 400 мкм. Выводы можно защищать, например, с помощью диэлектрических материалов, удаляемых перед сушкой. Этот метод используется, ь частности, когда изделия нельзя нагревать перед покрытием, например, из-за окисления медных поверхностей. Для защиты крупных изделий (тороидальные сердечники, трансформаторы и т. п.) распространение получили следующие способы напыления [94]. Электростатическое напыление (рис. 9.16): находящийся в пистолете порошок направляется на притягивающие его заземленные элементы, которые затем помещают в сушильный шкаф. Неэлектростатическое напыление: нагретые детали помещаются в камере (рис. 9.17), где находятся сопла, одно из которых подает порошок, а второе - сжатый воздух. Порошок, осаждающийся на дне сборника, возвращается в подающий резервуар. Напыление из нескольких сопел; положения сопел выбраны так (например, внутри канавок ротора), чтобы селективно нанести покрытия только на некоторые поверхности [45].  Рис. 9.17. Устройство для напыления порошка: 1 - впрыск порошка; 2 - поток воздуха; 3 - перемешивающийся воздух; 4 - порошок; 5 - ввод сжатого воздуха 9.5. герметизация методом е-рак (таблетирующимися порошкообразными компаундами] Метод, названный Е-РАК [121], позволяет избежать трудностей, связанных со взвешиванием, перемешиванием, дозированием малых количеств жидких композиций. Он основан на использовании композиций из твердых составных частей, получаемых в виде таблеток требуемой формы. Таблетка вместе с изделием помещается в корпусе, в трубке или на подложке (рис. 9.18), после чего все это помещается в сушильный шкаф, где сначала происходит плавление таблетки и заливка изделия, а затем отверждение композиции и герметизация. Таблетки могут иметь различные свойства и формы, разную степень тиксотропии. До недавнего времени таблетки Е-РАК производились из порошков с малой жизнеспособностью, что вынуждало хранить их при температуре не выше - 10° С. Ряд таких композиций описан в монографии автора [121]. Фирма Amicon Corp. (США) разработала (табл. 9.7) шесть разных композиций, таблетки из которых могут храниться при комнатной температуре. Фирма поставляет порошок, из которого таблетки может сделать и сам потребитель, что при крупносерийном производстве более экономично, так как цена таблеток значительно выше, чем порошка.     Рис. 9.18. Герметизация методом Е-РАК (таблетизирующимся порошкообразным компаундом): fi-до герметизации; б-после герметизации (/-герметизируемое изделие; г-таблетка; S- корпус) Таблица 9.7. Свойства композиции фирмы Amicon Corp. для герметизации методом Е-РАК Характеристика
Растекаемость* (размер растекшейся на поверхности таблетки), см Плотность, г/см Температура плавления, С (±2° С) Усадка, % Отверждение, С/ч Прочность при растяжении, кгс/см (МПа) Удлинение, % Максимальная температура при длительной работе, °С Потеря массы при 150° С (при 200° С после 24 ч), % Теплопроводность, ккал/м-ч-°С ТКР, а-10 ,°С-1 Удельное объемное алектрическое сопротивление', Ом-см, после 72 ч при 35° С и 907о-ной влажности Электрическая прочность, кВ/мм eW (после 72 ч при 35° С и 907о-ной влаж-сти) tg6-103 (после 72 ч при 35° С и 90%-ной влажности) > в состоянии поставки. Все композиции имеют твердость 78° по Шору, влагопоглощение после 24 ч - 0,18%. В графе дана максимальная температура деформации. * Метод описан в § 14.3. 9.6. герметизация обволакиванием Технология герметизации методом окунания в жидкие смолы или суспензии, называемая обволакиванием, является широко распространенным способом защиты изделий, предназначенных для использо-< вания в аппаратуре широкого применения. Однако этот метод не пригоден для элементов РЭА, работающей в тяжелых климатических условиях. Для сравнения можно указать, что монолитные керамические конденсаторы, герметизированные заливкой эпоксидной смолы в форму, соответствуют климатической группе 55/85/56, 85/125/56, в то время как при герметизации методом обволакивания в смоле Durez с дополнительной пропиткой они отвечают категории 55/85/10. Технологический процесс обволакивания может использоваться в крупносерийном производстве и, кроме специальной ванны, мешалки и устройства для погружения изделий, а также сушильного шкафа, не требует никакого индивидуального оборудования, приспособленного для обработки отдельных изделий. Эта методика позволяет герметизировать 1-10*...2-10* изделий в час, главным образом керамических, танталовых и слюдяных конденсаторов, а также толстопленочных ИС (рис. 9.19) и печатных плат. Успешность применения рассматриваемой технологии при массовом производстве зависит от конструкции ванны, т. е. устройства, в котором происходит погружение (гл. 13). Ванна должна обеспечивать перемешивание смолы, запрограммированную скорость погружения и выемки изделий из ванны, а также их вибрацию в погруженном состоянии. Перечисленные параметры должны гарантировать получение монолитного, равномерного покрытия без затеков и сосулек Для герметизации используклся в основном эпоксидные, фенольные и кремнийорганические смолы, но в отличие от других методов здесь преобладают фенольные смолы. При методе обволакивания можно герметизировать с помощью керамических масс. Герметизация фенольными смолами производится, как правило, смолами фирмы Hooker Chemicals Durez-9841 и Durez 16382, хотя известны продукты других фирм, например югославская смола Bares и чехословацкая Fenolicki Tmel Е-18. Смолы Durez 9841 и 16382 содержат по 50% смолы и неорганического наполнителя (MgCOg) и отличаются реактивностью. Используя их вместе в разных количественных отношениях, можно модифицировать свойства композиций.  Рис. 9.19. Толстопленочные ИС, покрытие методом обволакивания в фе-нол-формальдегидной смоле Смолы за День до употребления растворяют в смеси растворителей, соответствующих герметизируемым изделиям, добавляют раствор красителя и спирт (обычно этиловый или бутиловый), а также ацетон. Таким образом, получается суспензия тиксотропного наполнителя в растворе фенольной смолы. К суспензии часто добавляется 2.. .5% воды, что ограничивает образование сосулек . Суспензия перед употреблением энергично перемешивается и гомогенизируется. Готовая композиция заливается в ванну с охлаждающей водяной рубашкой и перемешивается с частотой несколько оборотов в минуту. В течение всего процесса герметизации контролируется вязкость с помощью прибора Брукфилда (40...75°). Когда вязкость возрастает, добавляют растворитель (например, бутиловый спирт), если вязкость мала, увеличивают частоту перемешивания для улучшения испарения излишков растворителя. Изделия, подлежащие герметизации, приклеивают к текстильным (или другим) планкам, как при герметизации методом вихревого напыления. Если химическая устойчивость изделий высокая, то предварительно их подвергают обезжириванию в трихлорэтилене. Планки с изделиями укрепляют обычно в держателе, расположенном над ванной. Затем либо планка медленно погружается в смолу, либо ванна с заданной скоростью поднимается к планке и останавливается, когда верхний край погружаемого изделия достигает уровня смолы. Опускание ванны или поднимание изделий из смолы также производится медленно с заранее установленной скоростью. Эта процедура повторяется до тех пор, пока при вынимании смола не перестанет стекать с изделий. Во время операций погружения и извлечения изделий планка постоянно подвергается вибрации, что облегчает удаление воздушных пузырьков из покрытия. Чтобы получить монолитное и достаточно толстое покрытие (0,2...0,9 мм), не содержащее пузырьков, погружение повторяется многократно с интервалом в несколько минут, а затем изделия сушат в течение 12...48 ч для удаления растворителя. При однократном погружении время сушки можно сократить до 60 мин при температуре 65°С. В некоторых устройствах планки закрепляются на вращающихся барабанах, которые несколько раз погружаются в ванну (гл. 13). Отверждение смолы осуществляется при температуре, определяемой нагревостойкостью изделия. Температура должна подниматься постепенно, причем она не должна быть ниже 120° С, а время отверждения составляет 2...10 ч. Когда это возможно, отверждение происходит при температуре 160... 180° С в течение 1 ч. Качество покрытия проверяется путем протирки покрытия тампоном, смоченным в ацетоне. Покрытия из фенольной смолы Durez выдерживают перепад температур-55...-f 125°С. Практически после 1000 ч работы при 150° С наблюдается только потемнение естественной светло-коричневой окраски. Покрытия могут окрашиваться добавлением к смоле 0,25... 2% красителей, растворяемых в спиртах. Окраску можно выполнить, добавляя к композиции органические пигменты.  Рис. 9.20. Герметизация методом обволакивания в эластичной кремнийорганической смоле при мелкосерийном производстве Получаемое после отверждения покрытие является пористым Поэтому для увеличения влагоустойчивости необходима пропитка покрытия синтетическими восками, например хлорнафталинами, которые заполняют все поры. Пропитка ведется в вакууме при давлении 13,3 Па (0,1 мм рт. ст.) и температуре 120...165° С в течение 10 мин. После пропитки удаляются излишки воска с поверхности покрытия путем погружения в трихлорэтилен. Используется также пропитка в эпоксидных смолах с малой вязкостью. Кремнийорганические композиции. Используются две разновидности: 1. Композиции, основной составной частью которых являются от-верждающиеся пропиточные кремнийорганические лаки (растворы смолы в ксилоле) типа MS-2103, MS-2104, MS-994 с добавлением наполнителей (слюдяная и асбестовая мука и т. п.), а также тиксотропные компоненты и красители [121]. Эти композиции используются главным образом для герметизации проволочных резисторов. Отверждение происходит при 150...250° С в течение 6...24 ч при постепенном повышении температуры. 2. Отверждающиеся при комнатной температуре двухкомпонентные эластичные кремнийорганические каучуки типа RTV с тиксотро-пными наполнителями. Достоинством этих составов является их большая эластичность и благодаря этому отсутствие механических напряжений при резких изменениях температуры, особенно в случае герметизации крупногабаритных изделий. Эти композиции используются для герметизации печатных плат, трансформаторов и других относительно крупных изделий (рис. 9.20), содержащих материалы с разными ТКР (при использовании твердых смол это могло бы вызвать растрескивание). Эпоксидные композиции. В состав их входит диановая смола, имеющая малую вязкость, минеральные наполнители (слюдяная и асбестовая мука, окись железа и т.п.), тиксотропные наполнители (коло-идальный кремнезем или бентонит), пигмент и отвердитель. Таблица 9.8. Свойства композиций некоторых фирм для герметизации электрорадиоэлементов
Часто используются отвердители, являющиеся комплексами BFg с аминами [112]. Эти отвердители, нереакционноспособные при комнатной температуре, обеспечивают длительное время жизни композиции, разлагаются при повышенной температуре, способствуют быстрому отверждению, что позволяет легко наладить крупносерийное производство. Известен ряд таких композиций [112]. Однако как выбор компонентов, так и способ приготовления композиции требуют предварительных экспериментов. Поэтому обычно употребляют композиции, выпускаемые специализированными фирмами (табл. 9.8). В Польше для герметизации конденсаторов используется композиция Метатель-166 FR. Смола тщательно перемешивается в течение 15 мин с 20 массовыми частями аминового отвердителя 166 PR и затем в автоклаве осуществляется обезгаживание в вакууме при дальнейшем перемешивании. Затем смола выливается в ванну (см. рис. 13.27), в которую погружаются конденсаторы. После покрытия смола отверждается 16 ч при комнатной температуре и 8 ч при 65° С. Затем конденсаторы повторно покрывают смолой и отверждают 0,5 ч при комнатной температуре и еще 4 ч при 85° С. Защищенные таким образом конденсаторы выдерживают 21- и даже 56-дневные испытания в камере влажности при высокой температуре. Так же, как и при использовании фенольных смол, условием получения равномерного покрытия без сосулек и пузырьков является рациональная конструкция оборудования и правильный выбор параметров погружения (см. рис. 13.18...13.20). 10. ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ОПРЕССОВКОЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ С ПОМОЩЬЮ ПОРОШКООБРАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ [1, 34, 36, 129] 10.1. МАТЕРИАЛЫ [18, 54, 101, 115. 116, 140] Технологические процессы герметизации пластмассами под давлением (рис. 10.1) и преимущества их перед другими методами подробно описаны автором в работах [121, 120], рассмотрены достижения в этом направлении за последнее время, а также некоторые новые аспекты этой технологии. Одним из направлений является использование многоместных форм со все большим числом гнезд, что приводит к систематическому снижению трудоемкости и стоимости оборудования, используемого для оп-рессовывания. Применяются пресс-формы, содержащие 400...800 гнезд, что позволяет на одном прессе обрабатывать 1 10* ...2-10* изделий в час. На рис. 10.2 показана схема каналов (литников), подводящих герметизирующий материал к гнездам формы, предназначенной для одновременной опрессовки 400 транзисторов. Пресс-форма с загрузочной рамкой, размещенная в прессе, изображена на рис. 10.3, видна схема каналов, подводящих герметизирующий материал. Процессы опрессовки пассивных радиоэлементов как для бытовой, так и специальной РЭА доведены почти до совершенства, однако оп- рессовка некоторых видов активных приборов (особенно ИС) не обеспечивает требуемой надежности, она оказывается ниже, чем при использовании вакуумплотных корпусов. Перспективным средством защиты поверхности полупроводников от занесения примесей при опрессовке пластмассами является их пассивирование и покрытие стеклом (см. гл. 8). Повышение надежности полупроводниковых приборов в монолитных пластмассовых корпусах можно достигнуть также путем разработки и применения новых пластмасс (табл. 10.1), выполненных из компонентов, содержащих минимум загрязнений. Новые пластмассы [56, 131], предназначенные для герметизации, содержат смолы большей вязкости и с более высокой температурой стеклования. В этих пластмассах подвижность ионов мала, благодаря чему корозионное воздействие этих материалов невелико. Новые материалы включают в свой состав лучше подобранные наполнители с малым содержанием загрязнений, поэтому концентрация примесей, содержащихся в массе и отрицательно воздействующих на полупроводник, еще более уменьшается. Среди более вязких смол, которые нашли особенно широкое применение для герметизирующих пластмасс, следует назвать эпоксидко-но-
о
Рис. 10.1. Герметизация литьем под давлением: а - сборка пресс-формы с изделиями; б - засыпка пресс-порошка (или загрузка таблеток); в - подача пластмассы в пресс-форму; г - разъем пресс-формы; / - поршень; 2 - колонки; 3 - нагреватель; 4 - форма; S - загрузочная рама; 6 - выталкиватель; 7 - плита крепления выталкивателей; S - цилиндр, запирающий пресс-форму; 9 - направляющие, поднимающие плнту с выталкивателями; 10 - таблетки прессматериала 1 ... 16 17 18 19 20 21 22 ... 31 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||