46. Склеивание. Клеи. Показатели качества клеевого соединения.

Применяют для неразъёмного соединения деталей из различных материалов в любых сочетаниях. В основе процесса склеивания лежит явление адгезии. При склеивании обеспечивается гладкая поверхность и герметичность соединения. Основное преимущество клеевого соединения: отсутствует контактная коррозия. Недостаток: низкая прочность, длительность технологического процесса. Клей выпускают в виде жидких, пастообразных или твёрдых веществ. Клеи могут быть горячего и холодного отверждения. Клей – это композиционные материалы в состав которых входят связующие вещества, растворители, наполнители, пластификаторы, катализаторы. Связующая основа обладает клеящими свойствами и обеспечивает необходимую прочность соединения. Растворители определяют вязкость клея. Пластификаторы повышают пластичность плёнки. Катализаторы ускоряют процесс отверждения клея.

В зависимости от назначения клей делится на: конструкционный и не конструкционный.

Конструкционные клеи – на основе термореактивных смол используют для получения прочных соединений. Не конструкционные клеи – на основе термопластичных смол, используются для ненагруженных соединений.

В электронике используются для создания электрических контактов (токопроводящие клеи). Адгезионные свойства этих клеев определяются связующей основой. Скорость отверждения контактолов зависит от количества и состава растворителя. Хранят при температуре ниже нуля в парах растворителя.

Технологический процесс склеивания:

• Подготовка поверхности соединяемых деталей;

• Нанесение клея;

• Сушка и отверждение.

Подготовка поверхности соединяемых изделий включает в себя обезжиривание и промывку (в ацетоне, бензине и водных растворах). Признаком чистой поверхности является сохранение на ней сплошной плёнки воды в течение 1-2 минут.

Нанесение клея – для вязких клеев используют накатывание. Пастообразный клей наносят шпателем. Наносится плёнка толщиной 0,05…0,25 мм. Если плёнка тонкая, то соединение менее прочное.

Сушка проходит при повышенной или комнатной температуре. Степень удаления растворителя влияет на прочность и пористость клеевого соединения. Если у клея нет растворителя, то нет необходимости в открытой сушке.

Время отверждения – это время необходимое для достижения клеевым соединением при определённой температуре оптимальной прочности. Горячее отверждение проводится в специальных нагревательных печах с принудительной конвекцией воздуха. Показатели клеевых соединений: предел прочности при сдвиге. Тау=P/F

На качество клеевых соединений большое влияние оказывают режимы технологических процессов: температура, время и давление при склеивании, шероховатость и не плоскостность склеиваемой поверхности, толщина плёнки клея и физико-химические свойства клеевой плёнки.

47. Технология герметизации ЭВА. Способы герметизации и технологические требования, предъявляемые к качеству. Материалы, применяемые для герметизации, их технологические характеристики и правила выбора.

Герметизация должна предшествовать операция очистки и обезгаживания всех внутренний поверхностей и создания в корпусе определенной атмосферы. Герметизация осуществляется контактной сваркой, холодной сваркой или пайкой.

Одним из наиболее эффективных методов является герметизация.

Выделяют 2 вида герметизации:

• Полная – достигается применением защитных корпусов из металла, керамики и других материалов. Она исключает возможность электрического пробоя.

• Частичная – ей подвергаются наименее стойкие у внешнему воздействию детали и узлы. Основной метод – изолирование жидкими диэлектриками. К ней относятся:

• Пропитка

• Заливка

• Обволакивание

Также герметизацию делят на:

• Безкорпусную

• Пропитка

• Обволакивание

• Пассивирование

• Корпусную:

• Заливка

• Капсулирование

• Литьевое прессование

Вне зависимости от метода организации для обеспечения качества и эффективности процессов необходимо выполнять следующие условия:

• Перед влагозащитой тщательно очистить изделие от всех видов загрязнения и полностью удалить присутствующую в них влагу.

• При выборе материалов предпочтение следует отдавать химически чистым.

• Режим отверждения герметичных материалов необходимо выбирать от температуры эксплуатации изготовленных изделий с учётом нагревостойкости применяемых материалов и предельно допустимой температуры электро радио элементов.

• В процессе эксплуатации в герметизированных изделиях не должно происходить выделение летучих веществ и должен быть обеспечен нормальный температурный режим работы.

Выбор оптимального тех. процесса герметизации аппаратуры зависит от степени устойчивости изделия к влиянию климатических фактором, от условий эксплуатации изделия.

Материалы для герметизации:

• Органические полимеры и композиции для их основы.

• Термопластичные материалы – полиэтилен, пенопласт, полиимиды и т.д. они обладают высокими электрическими и механическими свойствами.

• Термореактивные материалы – имеют более высокую нагревостойкость по сравнению с термопластичными и находят широкое применение при герметизации изделий. (смолы).

• Неорганические материалы.

По виду герметизирующие материалы делятся на:

• Лаки – пропиточные лаки состоят из плёнкообразующих веществ (масла или синтетические смолы) и растворителей, в который необходимости вводят пластификаторы, сиккативы (ускоритель отверждения), фунгициды (противогрибковые вещества).

• Компаунды – механические вмеси, не содержащие растворителей на основе полимерных материалов, отвердителей, наполнителей, пластификаторов, пигментов и других специальных добавок. Наиболее распространены эпоксидные компаунды. В момент проведения находятся в жидком состоянии и твердеют при охлаждении (термопластические) или в процессе полимеризации.

• Эмали – это составы, которые кроме плёнкообразующих веществ введены частицы наполнителей и пигментов. Чаще всего эмали применяются для отделочных работ при герметизации изделий.

Контактная электросварка обеспечивает вакуум-плотный шов, но в процессе сварки возможны выплески металла, который может попадать на микросхему. Для герметизации круг­лых корпусов применяют конденсаторную сварку.

Холодная сварка также обеспечивает получение вакуум-плотного шва, но она применима при толщине материала более 0,3 мм. Один из свариваемых материалов должен обладать вы­сокой пластичностью. При сварке возможна значительная дефор­мация корпуса, что является недостатком метода.

Электродуговая сварка применяется для герметизации микросхем и других элементов в металлических и металл остеклянных корпусах квадратной, прямоугольной и другой формы. Сварка может выполняться электрической дугой прямого и ком­бинированного действия. При сварке дугой прямого дейст­вия соединяемые детали помещаются в кассеты. Качество сварки зависит от конструкций кассет и особенно от медных теплоотводов. Кассета с корпусом помещается в камеру, из которой откачивается воздух, и заполняется гелием. Затем за­жигается дуга и включается перемещение горелки. Последние мо­гут быть прямого и комбинированного действия.

При сварке дугой комбинированного действия электрическая дуга возбуждается между основным и вспомогательным элек­тродами. Она упрощает конструкцию теплоотвода и обеспечивает легкую возбудимость дуги, снижение температуры нагрева корпуса и резко снижает возможность возникновения трещин в стеклянных изоляторах в процессе сварки.

Пайка осуществляется разными припоями при t=180... 220"С

с предварительным облуживанием деталей. Она выполняется без флюса в защитной атмосфере.

Герметизация бескорпусной конструкции осуществляется за­ливкой эпоксидными компаундами, обеспечивающими достаточно высокую прочность и влагостойкость.

Весьма перспективным методом является сборка и герме­тизация на металлической ленте. Наиболее часто при­меняют ленту толщиной 50 мкм из ко-вара, покрытую никелем.

Секция лен­ты (рамка). Точность штамповки вы­водных рамок, достигаемая при совре­менной технике, ±1,3 мкм. По краям рамки предусматриваются контрольные отверстия для совмещения. Рамка может создаваться также методом травления медной ленты. Выводы чипа присоединя­ют к рамке термокомпрессией. При этом можно осуществить групповой монтаж одновременно всех выводов, что увели­чит производительность монтажных ра­бот.

Герметизацию собранных на вывод­ной рамке или ленте чипов осуществля­ют заливкой или опрессовкой. Метод опрессовки обладает большой произ­водительностью. После герметизации внешняя часть рамки удаляется штам­повкой. Готовую микро­схему проверяют на герметичность, теп­ловой Удар, усталостную прочность вы­водов, пригодность к пайке и др.

Самый простой способ проверки на герметичность заключает­ся в наблюдении за образованием пузырьков в жидкости. Микро­схему помещают в сосуд с силиконовым маслом и нагревают. Газ, находящийся внутри корпуса, расширяется и при наличии мельчайших отверстий выходит наружу, образуя пузырьки.

Наиболее совершенным методом является проверка гер­метичности при помощи гелиевого течеискателя. Испытуемую микросхему помещают на 1 ч в атмосферу ге­лия при давлении 400 кПа, а затем в камеру масс-спектромет­ра и создают вакуум. Если гелий проник в корпус, то часть его попадает в камеру масс-спектрометра, где он будет обнаружен и измерен количественно.

Гелий, остающийся в корпусе, не влияет на работу схемы. При этом методе не могут быть обнаружены большие щели, через которые удаляется при откачке весь гелий, попавший в корпус.

Испытание на тепловой удар производят путем на­гревания корпуса микросхемы до 125°С и выдержки при этой температуре в течение 15 мин. Затем корпус охлаждают до ком­натной температуры и после выдержки в течение 5 мин до — 55 °С возвращают к комнатной температуре. Испытание состоит из 15 таких циклов с последующей проверкой на герметичность.

Проверка на усталостную прочность внешних выводов корпуса выполняется путем изгибания их на 45° под действием определенной силы (обычно 2,5 Н). Изгибание пов­торяют три раза и корпус проверяют на герметичность.

Пригодность к пайке определяется путем погружения выводов на 10 с в расплавленный припой с последующей проверкой мик­росхемы на функционирование.

Заключительными видами испытаний являются проверка основных электрических параметров интеграль­ных микросхем а нормальных условиях, а также при повы­шенных и пониженных значениях температуры. Проверку осуще­ствляют при наихудшем сочетании электрических параметров (входных сигналов, питающих напряжений и др.) в пределах, ус­тановленных техническими условиями.