книги из ГПНТБ / Герметизация полимерными материалами в радиоэлектронике
..pdf
ГЕ Р М Е Т И З А Ц И Я
ПО Л И М Е Р Н Ы М И М А Т Е Р И А Л А М И В РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕ
Э |
ЭНЕРГИЯ» • МОСКВА 1974 |
|
6ФО.З
Г 38 621.396.6—762
А в т о р ы : Б. М. Тареев, Л. В. Яманова, В. А. Волков, Н. Н. Ивлиев.
i
Герметизация полимерными материалами в ра- Г 38 диоэлектронике. М., «Энергия», 1974.
304 с. с ил. |
|
. |
|
На обороте тит. л. авт.: Б. М. Тареев, |
Л. В. Яманова, |
||
В. А. Волков, Н. Н. Ивлиев. |
|
|
|
В книге |
рассмотрена герметизация |
изделий |
радиоэлектроники, |
автоматики и |
вычислительной техники как |
способ |
повышения их н а |
дежности; основные электрофизические свойства защитных полимерным материалов и методы их измерения; влагостойкость материалов и з а
щитных конструкций; внутренние напряжения в |
полимерных материа |
лах и защитных конструкциях; виды и основные |
принципы выбора з а |
щитных материалов, а также конструирования и |
изготовления защ ит |
ных конструкций. |
|
Книга предназначена для инженеров-технологов и ипженеров-кон- структоров, занимающихся вопросами герметизации радиоэлектронной аппаратуры.
6ФО.З
© Издательство «Энергия», 1974.
П Р Е Д И С Л О В И Е
Развитие радиоэлектроники и электрон ной техники, создание таких новых областей на уки и техники, как космонавтика, радиоастро номия, радиоспектроскопия, кибернетика, био электроника, медицинская электроника и др., поставило перед специалистами, занимающие мися разработкой и применением полимерных материалов, ряд сложных задач. Одной из важнейших задач в этой области является гер метизация радиокомпонентов с помощью по лимеров. Герметизация предусматривает соз дание надежной газо- и водонепроницаемой оболочки вокруг герметизируемого объекта. В недалеком прошлом вопросы герметизации решались с помощью металлических или иных футляров с герметично закрывающимися крышками. Однако быстрое развитие миниа тюризации и микроминиатюризации радио электронной аппаратуры привело к радикаль ному изменению методов герметизации.
Проблема влагозащиты приборов и элемен тов радиоэлектронной техники является одной из важных научно-технических и народнохо зяйственных проблем. В современной радио электронной промышленности все более широ кое применение находит специальная техиоло-
3
гия обработки деталей, узлов и блоков; опй покрываются снаружи (или же пропитывают ся) слоем отверждающегося электроизоля ционного материала, обладающего малой влагопроницаемостью и обеспечивающего надеж ную герметизацию детали от окружающей сре ды. Таким образом деталь защищается от влаги, химически агрессивных веществ, плесне вых микроорганизмов и других вредно дейст вующих факторов окружающей среды.
Герметизация радиокомпонентов с по мощью полимеров обеспечивает выполнение следующих условий:
1.Повышение надежности в эксплуатации.
2.Обеспечение неизменяемости свойств при хранении.
3.Повышение механической прочности кон струкции (защита от ударов, вибраций и др.).
4.Создание дополнительной электрической изоляции.
5.Уменьшение (в ряде случаев) габарит ных размеров и массы изделий.
6.Упрощение конструкции (в ряде случаев отпадает необходимость крепления выводов).
7.Удобное распознавание элементов (по окраске покрытия).
8.Упрощение (в ряде случаев) технологи ческих процессов производства.
Вто же время герметизация с помощью полимеров имеет и свои недостатки, основные из которых следующие:
1.Сложность ремонта (залитый блок в слу чае его повреждения обычно приходится за менять новым).
2.Ухудшение условий отвода тепла.
3.Увеличение паразитных емкостей и ди электрических потерь.
4.Появление механических напряжений, возникающих в процессе отвеждения гермети ка, обусловливающих ухудшение свойств гер метизируемых деталей.
5.Ограниченная влагостойкость герметизи рованных изделий вследствие сорбции влаги полимерами.
Г). Подверженность полимеров процессом старения.
Таким образом, проблема герметизации сопряжена с рядом очень сложных вопросов и требует самого внимательного изучения с уче том большого количества разнообразных фак торов.
В настоящей книге сделана попытка из ложить основные вопросы герметизации с по мощью полимерных материалов. Современная химическая промышленность уже выпускает широкий ассортимент полимерных материа лов, применяющихся для герметизации изде лий радиоэлектроники. Опыт использования этих материалов в отечественной специальной литературе отражен лишь в виде отдельных статей, посвященных частным вопросам. От сутствие в отечественной специальной литера туре работы, обобщающей достигнутый уро вень в разработке герметизирующих материа лов и дающей основы применения этих мате риалов в радиоэлектронике, уже в настоящее время отрицательно сказывается на темпах и качестве разработок в области герметизации. Авторы настоящей книги работают над вопро сами герметизации изделий радиоэлектроники с помощью полимеров со времени организации этого направления как самостоятельного. Ра бота над книгой рассматривается ими как первая попытка систематизации отечественных работ в области применения полимеров для целей герметизации изделий радиоэлектрони ки. В связи с тем, что вопросы герметизации самым тесным образом сочетают в себе физи ческие, химические и электротехнические во просы, авторы сделали попытку представить материал таким образом, чтобы специалистытехнологи могли извлечь из книги достаточно полные сведения об электрофизических свой ствах материалов-герметиков. Кроме того, книга может быть использована студентами, а также слушателями факультетов повышения квалификации и аспирантами по специально стям «Конструирование и производство радио-
аппаратуры», «Полупроводниковые приборы», «Физика полупроводников и диэлектриков», «Электроизоляционная н кабельная техника» и ряда других специальностей. Авторы на деются, что книга окажется полезной для спе циалистов, работающих в области герметиза ции радиоэлектронной аппаратуры.
Все замечания по книге и предложения по ее усовершенствованию авторы просят направ лять по адресу: Москва, 113114, М-114, Шлю зовая набережная, д. 10, издательство «Энер гия».
Г л а в а п е р в а я
ФАКТОРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ
НА РАДИОЭЛЕКТРОННУЮ АППАРАТУРУ
1-1. Общая характеристика окружающей среды
Хранение и эксплуатация радиоэлектронной аппа ратуры (РЭА) осуществляются в различных местах зем ного шара, т. е. в самых разнообразных климатических условиях. Более того, в пределах даже одной климатиче ской области различные объекты, как правило, находятся или работают в неодинаковых условиях (под навесом, в помещении, в пределах промышленной зоны и т. д.). Такое разнообразие условий окружающей среды обу словливает и разнообразие причин изменения парамет ров или выхода из строя РЭА и входящих в нее элемен тов. Поэтому для изготовления надежной в работе аппа ратуры необходимо прежде всего знать условия внешней среды, т. е. совокупность физических и биологических особенностей места, в которых РЭА будет находиться и работать.
Под условиями (или факторами) окружающей среды обычно понимают совокупность всех природных, а в ряде случаев и искусственно созданных условий или факто ров, в которых осуществляются производство, эксплуа тация и хранение изделий. К факторам окружающей среды относятся температура, плотность, влажность, ми кробиальная и промышленная зараженность атмосферы и т. д. Те факторы, которые характеризуют физическое состояние среды (например, температура, содержание водяных паров в воздухе, солнечная радиация) называ ются основными; факторы же, вызванные атмосферными физическими явлениями или зависящие от этих явлений, как, например, микробиальная зараженность атмосферы, носят название косвенных. В практической деятельности
7
следует учитывать воздействие на аппаратуру и других факторов, являющихся следствием образования «искус ственного» климата (промышленное загрязнение атмо сферы, местное повышение температуры от работающего рядом оборудования и т. д.).
При проектировании РЭА в каждом конкретном слу чае в первую очередь необходимо учитывать факторы, которые являются характерными и основными для окру жающей среды; следует учитывать также продолжитель ность действия этих факторов, скорость их изменения и количество повторяющихся воздействий. Часто бывают необходимы сведения как о средних, так и об ампли тудных значениях и пределах изменений климатических факторов в различных местах земного шара; так, аппа ратура, надежно работающая в местностях с умеренным климатом, может оказаться непригодной для работы в условиях тропического климата.
Климатические условия тропических стран являются особенно жесткими с точки зрения воздействия их на РЭА. Как видно из карты примерных климатических зон земного шара (рис. 1-1), страны с тропическим клима том занимают значительную площадь земной поверхно сти.
Краткая характеристика отдельных климатических областей представлена в табл. 1-1, а отдельные клима тические факторы, их количественные показатели и ха рактер влияния на аппаратуру в различных областях приведены в табл. 1-2.
Нормальный (умеренный) климат (Я) охватывает все области, где температура воздуха редко бывает ниже —30 и выше + 40°С. Относительная влажность воздуха 80% при температуре более 20°С встречается очень ред ко и считается максимальной.
Тропическим влажным климатом (Г) считается кли мат тех областей, в которых одновременно сочетаются высокая температура и высокая (80—90% и выше) влажность. Для влажного климата принимаются номи нальная температура + 4 0 °С и относительная влажность 95% при температуре + 3 5 °С. (Номинальной называется величина параметра, принимаемая в расчет при конст руировании РЭА).
Тропический сухой климат {ТС)— климат тех обла стей, где температура воздуха днем может достигать 55 °С и выше в тени. Эти области характеризуются также силь-
8
О » ча
i
Рис. 1-1. Карта примерных климатических областей земного шара (с точки зрения эксплуатации РЭА).
to