книги из ГПНТБ / Монтажные провода для радиоэлектронной аппаратуры

Энергия актибации, ктсал I моль

Рис. 8-5. Номограммы для определения длительно­ сти испытания, имитирующего одногодичное старение в отапливаемом складе (а) и в полевых усло­ виях (б).

т

192

точной температуры через нуль, подсчитанного Бюро расчетов и справок Гидрометеослужбы. Значения пони­ женной и повышенной температур при этом выбираются исходя из максимально возможных амплитуд колебаний температуры, т. е. ± 3 0 ° С , причем температура +30°С поддерживается при максимальной относительной влаж­ ности 95—98%.

Общий объем ускоренных испытаний монтажных про­ водов на сохраняемость состоит из 12 годичных циклов, имитирующих 12-летнее хранение в складских (9 лет) и полевых (3 года) условиях, которые трижды проводятся в такой последовательности: три цикла испытаний, ими­ тирующих складское хранение; один цикл испытаний, имитирующий полевое хранение.

Таким образом, для проведения ускоренных испыта­ ний на сохраняемость суммарно требуется 6—8 мес. с учетом перерывов на измерение параметров проводов, ремонт оборудования и праздничные дни. Состав и по­ следовательность этих испытаний приведены в табл. 8-3.

Объем выборки для испытаний монтажных проводов на сохраняемость рассчитывается по тем же формулам и таблицам, что и объем выборки для испытаний прово­ дов на надежность.

Поскольку в основу испытаний проводов на сохра­ няемость положена система «годен — не годен», соответ­ ствующая распределению отказов во времени по закону Пуассона, минимальное количество образцов определяет­ ся требованиями по надежности оценки и достоверности (риску заказчика) этих испытаний. Как правило, эти требования ограничиваются надежностью оценки Р = = 0,9-^-0,95 и рисков заказчика (3 = 0,3 (а = 0,7), что при значении приемочного числа С = 0 соответствует объему выборки из 12—23 образцов.

Описанный метод оценки сохраняемости монтажных проводов относится к классу ускоренных испытаний и в принципе требует практической проверки. С помощью этого метода провода испытываются на стадии разработ­ ки с целью установления гарантийных сроков хранения. Для подтверждения этих гарантий при внедрении прово­ дов в серийное производство последние закладываются на длительное хранение в условиях, максимально при­ ближенных к эскплуатационным в разных климатических зонах СССР с ежегодной проверкой параметров — кри­ териев годности.

194

8-4. Долговечность

Как указывалось выше, д о л г о в е ч н о с т ь — это свойство монтажных проводов сохранять работоспособ­ ность в течение определенного периода времени.

Экспериментально установлено, что основным факто­ ром, влияющим на работоспособность монтажных про­ водов в условиях эксплуатации, является воздействие повышенной температуры (тепловое старение). В связи с этим метод оценки долговечности проводов аналогичен методу оценки их нагревостойкости. Принципиальная разница заключается лишь в том, что при оценке нагре­ востойкости срок службы провода задается и определяет­

сти провода определяется срок его службы. Математиче­ ский аппарат для обработки результатов испытаний на долговечность тот же, что и в гл. 4. В настоящем пара­ графе рассматриваются конкретные рекомендации по проведению этих испытаний.

Испытания на долговечность проводятся на образцах проводов длиной не менее 1,5 м, прошедших приемо-сда­ точные испытания. Испытания являются циклическими и продолжаются до выхода из строя при каждой испыта­ тельной температуре не менее 50% образцов. Состав цикла и последовательность испытательных воздействий приведены в табл. 8-4.

Продолжительность выдержки проводов в каждом испытательном цикле при повышенной температуре уста­ навливается 1, 2, 4, 7, 14 или 28 суток.

Ч А С Т Ь В Т О Р А Я

КОНСТРУИРОВАНИЕ МОНТАЖНЫХ ПРОВОДОВ

ИТЕХНОЛОГИЯ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Гл а в а д е в я т а я

КОНСТРУИРОВАНИЕ ТОКОПРОВОДЯЩИХ жил

9-1. Применяемые материалы

Провода, предназначенные для монтажа современной электронной аппаратуры, должны надежно работать в самых широких диапазонах температур и давлений, обеспечивая при этом минимальное тепловое рассеяниеэнергии, минимальное искажение уровня и формы сиг­ налов, передаваемых по ним. Кроме того, общая тенден­ ция к миниатюризации аппаратуры выдвигает требо­ вание высокой механической прочности применяемых, материалов, а большая насыщенность объемов электро­ радиоэлементами требует обеспечить достаточную ско­ рость и надежность пайки токопроводящих жил.

Из чистых металлов наиболее полно отвечает этому комплексу требований медь. Однако медная проволока без защитного покрытия для токопроводящих жил мон­ тажных проводов сейчас почти не применяется. Это объ­ ясняется прежде всего тем, что при монтаже современной, малогабаритной радиоэлектронной аппаратуры провода, используются в очень небольших длинах, так что обычна количество паек, приходящихся на метр проложенного провода достигает нескольких десятков. Таким образом,., как с точки зрения надежности паек, являющихся наи­ более уязвимым местом монтажа, так и с точки зрения: повышения производительности сборки аппаратуры це­ лесообразно всю проволоку в жиле покрывать металлом или сплавом, обеспечивающим мягкую и надежную при­ пайку жилы. Есть и другая причина, препятствующая применению медной проволоки без защитных покрытий: в процессе эксплуатации происходит окисление меди и-

197

Для токопроводящих жил проводов, рабочая темпе­ ратура которых менее 180—200 °С, в качестве защитных покровов применяются олово или свинцово-оловянистые сплавы, наносимые на проволоку методом горячего лу­ жения. Медная проволока для токопроводящих жил, предназначенных для эксплуатации при температурах 180—200°С, обычно покрывается слоем серебра. Техно­ логия изготовления посеребренной проволоки гальвани­ ческим способом хорошо известна, следует только заме­ тить, что после гальванического наложения серебра его слой обязательно уплотняется волочением. Толщина гальванического слоя серебра, обеспечив-ающего хоро­ шую стойкость токопроводящей жилы к длительному нагреву до +200°С и удовлетворительную стойкость к коррозионным средам, равна 6—12 мкм. Серебряное покрытие по отношению к меди в большинстве коррози­ онных сред является катодной защитой. В этих условиях медь по отношению к серебру оказывается растворимым электродом (анодом) и для надежной ее защиты должны обеспечиваться хорошая сплошность и беспористость слоя серебра. Попытки, сделанные за рубежом, снизить толщину слоя гальванического серебра на медной прово­ локе до 1 мкм в токопроводящих жилах и экранах про­ водов с фторопластовой изоляцией привели к появлению массовых дефектов вследствие коррозии меди через поры

всеребряном покрытии.

Впоследнее время разработан новый способ получе­ ния медной посеребренной проволоки. Этот метод за­ ключается в совместном горячем прессовании биметал­

лической (медь — серебро) шашки, при котором создает­ ся промежуточный диффузионный слой, обеспечивающий надежное сцепление слоев металлов при последующем волочении полученной заготовки до нужных размеров. Полученное таким способом покрытие имеет значительно более высокую плотность по сравнению с гальваниче­ ским и позволяет несколько снизить толщину серебряно­ го слоя.

Для токопроводящих жил проводов, рассчитанных на работу при температурах от 200 до 300°С, применяется медная проволока, покрытая слоем никеля, составляю­ щим 3—6% от массы проволоки. Такое покрытие, полу­ чаемое гальваническим способом, сравнительно недорого, однако его широкому распространению препятствует сложность пайки. Для пайки никелированной токопро-

198

водящей жилы требуются специальные флюсы и повы­ шенные температуры, что в свою очередь приводит к необходимости повышения теплостойкости изоляцион­ ных материалов, применяемых для штыревых разъемов.

Для токопроводящих жил, рассчитанных на работу при температурах свыше 300°С, применяется медная проволока, покрытая слоем никеля примерно 28—30% от

проволока, плакированная нержавеющими сталями. Ча­ сто для проводов, эксплуати­

са и габариты аппаратуры. Это привело к поиску материа­ лов, обеспечивающих повышение механической прочности токопроводящих жил. Одним из решений вопроса явилось применение упрочняющих центральных проволок в жи­ лах семипроволочной конструкции. В качестве такого упрочняющего элемента обычно применяется биметалли­ ческая проволока со стальным сердечником, покрытым

199

слоем меди. Изготовленная металлургическим методом биметаллическая проволока имеет прочность 100 — 150 кгс/мм2, содержит около 40% меди и выпускается диаметрами 0,15 мм и выше. Хорошо известны монтаж­ ные провода с токопроводящей жилой, упрочненной би­ металлической проволокой (МИМУ, СФУ и др.), нашед­ шие широкое применение в разных типах аппаратуры.'

В последнее время разработана и выпускается би­ металлическая (сталь — медь) проволока с медным сло­ ем, полученным гальваническим путем. Сердечник этой проволоки изготовлен из высокосортной стали, прочность ее достигает 250—280 кгс/мм2. В зависимости от назна­ чения биметаллическая проволока лудится или серебрит­ ся. Еще более перспективным является создание специ­ альных высокопрочных низкоомных сплавов, предназна­ ченных для токопроводящих жил монтажных проводов. Так, фирма Hudson Wire Со:, Ossining (США) приме­ няет для этой цели сплавы меди с хромом, меди с кад­ мием, тройной сплав меди с хромом и кадмием, сплав меди с цирконием. Известен также сплав меди с 0,5%

.этого сплава созданы упрочненные токопроводящие жи­ лы для ряда проводов, выпускаемых кабельной промыш­ ленностью.

"9-2. Размерный ряд сечений токопроводящих жил

монтажных проводов. При непрерывно растущей тенден­ ции к миниатюризации элементов радиоэлектронной аппаратуры и огромном многообразии трактов, выпол­ няемых с помощью монтажных проводов, определить минимальное сечение токопроводящих жил весьма за­ труднительна.

В отечественной и зарубежной практике ряд сечений монтажных проводов начинается с сечения примерно

200

0,03 мм2. Однако анализ требований потребителей пока­ зывает, что электрические параметры довольно значи­ тельного числа схем позволяют применять провода и. меньшего сечения. Таким образом, ограничение мини­ мального сечения накладывается скорее не областью применения монтажных проводов, а возможностями из­ готовления токопроводящих жил. Максимальное . сече­ ние монтажного провода исходя из опыта эксплуатации ограничивается сечением 2,5 мм2.

Ряд сечений токопроводящих жил должен быть рав­ номерным. Это значит, что отношение каждого после­ дующего члена ряда к предыдущему должно быть при­ мерно одинаковым. Соблюдение такого требования способствует сокращению числа номинальных сечений токопроводящих жил. Ряд должен обладать достаточной частотой, что обеспечит возможность оптимального вы­ бора проводов по сечению и будет иметь существенное значение для снижения габаритов и массы аппаратуры..

Вместе с тем чрезмерно высокая частота ряда сече­ ний создает организационные и технологические трудно­ сти для кабельных заводов, приводит к нерациональному использованию имеющихся мощностей. Поэтому выбора частоты ряда сечений производится с учетом тех и дру­ гих противоречивых требований.

Наилучшим решением этого вопроса явилось бы со­ ответствие ряда сечений токопроводящих жил ряду пред­ почтительных чисел, утвержденному международной организацией по стандартизации (ICO) и нормирован­ ному ГОСТ 8032-56. Широкое внедрение рядов пред­ почтительных чисел в различные отрасли промышленно­ сти-создает хорошие возможности для унификации лю­ бых изделий.

Интересно отметить, что ряд сечений токопроводя­ щих жил американских кабельных изделий, являющий­ ся частью Американского проволочного стандарта AWG: (American Wire Gauge), составлен в соответствии с ря ­ дом предпочтительных чисел. Этим стандартом норми­

Стандарт AWG включает в себя 54 размера прово­ локи (от 50 до 4/0), причем чем выше размер по AWG, тем меньше диаметр и соответственно сечение проволоки.

201