книги из ГПНТБ / Базарова Ф.Ф. Органические и неорганические полимеры в конструкциях радиоэлектронной аппаратуры

труднена, чем и обусловлено постоянство его р« при из­

сравнительной оценки способности различных материа­

имеет тепловой характер, а электрическая прочность ди­

конструкций, определению оптимальных режимов пере­ работки материалов и рациональных конструктивно-тех­ нологических решений узлов и блоков Р Э А с примене-

30

нием полимерных материалов . Взаимосвязь и взаимо­ обусловленность важнейших технических свойств и фи­ зико-химических процессов, происходящих в полимер ­ ных материалах под влиянием тех или иных факторов и приводящих к изменению их структуры и свойств, наи­ более полно описаны в работах [4, 11, 21].

1.3.Требования, предъявляемые к полимерным

ными методами, иметь достаточный 'гарантийный срок хранения, по возможности не содержать токсичных ком­ понентов.

'В радиотехнических конструкциях полимеры чаще всего выполняют роль электрической изоляции, поэтому они д о л ж н ы обладать повышенной электрической проч­ ностью, иметь высокое сопротивление изоляции, неболь­ шие диэлектрические потери и диэлектрическую прони­ цаемость. Полимерный материал, используемый в каче­

ные требования к стабильности электрических парамет­

полимера, интенсивности его облучения, степени загряз ­ нения поверхности полимерного изделия, наличия в его объеме газовых включений, трещин и других дефектов. Многолетний опыт эксплуатации полимерных изделий и исследования последних лет показывают, что свойства изделий из полимеров в значительной степени опреде­

31

мости к 'плотности материала . Первое место среди мате­ риалов но этому показателю принадлежит стеклопласти­ кам [табл. 1.2]. В случае использования полимерных ма­ териалов в узлах трения особый интерес представляют их поверхностная твердость, износостойкость и коэффи­ циент трения. В работе {14] этот вопрос рассмотрен под­ робно, приведен анализ влияния структуры полимера и различных факторо в на износостойкость и коэффициент трения полимерного материала .

в ряде случаев, например при использовании в качестве тепло- и звукоизоляции, является положительным каче ­ ством. По убывающей теплопроводности различные ма­ териалы можно расположить примерно в такой ряд: се­

териалы (0,2—0,8)—>-асбоволокниты и стекловолокниты

0 , 2 5 ) — ^ п о л и с т и р о л и винипласт (до 0 , 1 2 ) — ^ п е н о п л а ­ с т а (0,03—0,06).

Большинство полимеров прозрачно, бесцветно, может окрашиваться в различные цвета, пропускать лучи в ши­ роком диапазоне длин волн, включая ультрафиолетовую часть спектра. Эти особенности кварцевых и других не­ органических стекол делают их незаменимыми при изго-

*' В скобках указаны значения удельной теплопроводности ма­ териала А, [Вт/(м • °С)] в интервале от 0 до 100°С,

34

товлении световодов, оптических линз, баллонов ламп V- электровакуумных приборов, лазеров, деталей остекле­ ния. Органические стекла т а к ж е широко используют для деталей остекления, при изготовлении линз, прозрачных шкал, защитных стекол.

Огнестойкость, устойчивость к воздействию высоких и низких температур, радиационная стойкость, химиче­ ская стойкость и другие полезные свойства, присущие неорганическим полимерам (ситаллам, кварцевым стек­ лам, керамике и т. д . ), могут иметь решающее значение при выборе материалов для аппаратуры специального назначения. Способность полимерных материалов вос­ принимать цветовую окраску исключает необходимость использования лакокрасочных покрытий. Невысокая

количество металлических деталей: контактов, втулок, винтов, коллекторных пластин и т. д. Себестоимость та­ ких деталей и узлов может оказаться ниже себестоимо­ сти деталей и узлов аналогичного назначения, выполнен­ ных из более дешевых материалов .

Ценным качеством полимеров является их способ­ ность образовывать тонкие и ультратонкие пленки и во­ локна с достаточно высокой механической прочностью. На их основе выпускают пленочные конденсаторы, мно­ гослойные печатные платы, изделия волоконной оптики и т. д. С п о м о щ ь ю полимеров поверхности многих изде­ лий м о ж н о придать необходимый цвет, блеск, гидрофоб-

ственны довольно серьезные недостатки, ограничиваю­ щие области их применения. Д л я органических полимеров

и в условиях повышенной влажности; теплофизическпе свойства (теплопроводность, теплоемкость, термостойкость и т. д.) в рабочем диапазоне температур; прочностные свойства при нормальной, по­

к гамма и нейтронному облучению (т. е. сравнительная оценка элек­ трических и механических параметров до и после облучения); режи­ мам механической обработки; тепловому п ионизационному старе­

нию; дугостойкости; ползучести и абразивному истиранию; водо-кис- лото-щелоче-маслостойкостн и стойкости к органическим раствори­ телям и некоторым солям.

1.4.Полимерные композиции

Чистые полимеры в конструкциях РЭА имеют огра­ ниченное применение. Это объясняется как их большой

стоимостью, так и недостатками, о которых говорилось в предыдущем параграфе . Использование чистого поли­ мера должно быть технически оправдано и экономически обосновано. Особое значение чистьте полимеры . имеют в микроэлектронике, технике С В Ч , в производстве опти­ ческих деталей и световодов, в качестве диэлектрика конденсаторов или активного диэлектрика некоторых приборов, управляемых электрическим полем, светом, механическими усилиями. В конструкциях РЭА они мо­ гут применяться т а к ж е в виде тонких и ультратонкпх пленок и покрытий или в виде волокон в составе арми­ рованных полимерных материалов .

П р е о б л а д а ю щ е е значение в конструкциях Р Э А имеют полимерные материалы, сочетающие в себе свойства двух и более простых веществ — композиционные материалы.

Они открывают новые технические возможности как д л я дальнейшего совершенствования технологических процес­ сов, так и для микроминиатюризации Р Э А и повышения ее надежности . Большие преимущества дает использова­ ние в конструкциях Р Э А таких материалов, как фольгированные диэлектрики, керметы, пенопласты, электро­ проводящие и многие другие композиции.

Возможности создания композиций с необходимым комплексом технологических и эксплуатационных свойств практически неограничены. Композиционные материалы

37

По технологическим признакам различают такие ком­

зиции на основе стекловолокнистых материалов и раз­ личных смол) .

К полимерным композициям молено отнести и много­ численные клеевые, герметизирующие составы, эмали, шпатлевки, замазки, пластикаты, резины, асбоцементы, миканиты и т. д.

Несмотря на то, чго в структуре и свойствах поли­ мерных композиций мы обнаруживаем существенные различия, в них можно выделить ряд общих закономер­ ностей. Анализируя различные композиции легко видеть, что независимо от состава любую композицию можно рассматривать как гетерогенную структуру, в которой наполнитель равномерно распределен среди упругой по­

монолитность материала . Такие в а ж н е й ш и е свойства по­ лимерного материала, как термостойкость, долговеч­ ность, устойчивость к различным химическим реагентам, влаге, обусловлены главным образом природой полимер­ ного связующего. Сопоставление свойств различных ком­ позиций на основе эпоксидных смол (клеев, пенопластов,

38

кая прочность п т. д. В качестве связующего чаще всего применяют полиэфирные, эпоксидные, кремнийорганические 'И другие смолы; в керметах и некоторых клеях роль связующего выполняют металлы .

ферромагнитных композиций наполнителями могут слу­ жить карбонильное железо, пермаллой, альсифер в виде

и связующим могут входить другие вещества в качестве отвердителей, катализаторов, пластификаторов, стабили­ заторов, красителей, смазок.

Н а основании результатов многочисленных исследо­ ваний полимерных композиций, проведенных в последние годы (22, 29 и т. д.], можно утверждать, что композици­ онные материалы не являются механическими смесями, а представляют собой сложные системы, в которых от­ дельные компоненты и химически и механически взаимо­ действуют. Известно, например, что вследствие возникно­ вения физико-химических процессов на границе раздела наполнитель — связующее свойства полимера — связую­ щего существенно отличаются от свойств чистого поли­ мера.

Закономерности изменения свойств полимерных ком­ позиций будут рассмотрены в гл. 3 данной брошюры на примере электропроводящих, газонаполненных и армиро­ ванных полимерных композиций, приобретающих в кон­ струкциях Р Э А все большее значение.

Многолетний опыт работы с полимерными материала ­ ми показывает, что с их помощью можно по-новому ре­ шать сложные радиотехнические задачи, получать прин­ ципиально новые устройства с лучшими технико-эконо­ мическими показателями . Так, использование эпоксидных и кремнийорганических композиций д л я герметизации полупроводниковых приборов дало возможность не толь-

39