Технологическая тренировка и испытания
Технологическая тренировка ЭА представляет собой испытания аппаратуры с целью выявления и устранения приработочных отказов.
После окончания «жестких» технологических испытаний аппаратура должна проработать такое же время в нормальных условиях. Поскольку в процессе технологической тренировки происходит иногда отклонение параметров за пределы ТУ, необходимо предусмотреть регулировочную операцию и повторить технологический прогон. Нарушение режимов и продолжительности технологической тренировки оборачивается значительным браком готовой продукции.
При проектировании технологической тренировки определяют:
•время тренировки (10…200 ч);
•последовательность и жесткость технологических испытаний, при которых постепенно уменьшается «жесткость» режима (термоудар, циклическое воздействие температур и др.);
•периодичность проверки параметров;
•объем контролируемых параметров, автоматизацию контроля ряда параметров аппаратуры.
Испытания на термоудар проводятся с целью определения устойчивости межсоединений в ПП путем контроля изменения сопротивления последовательно соединенных металлизированных отверстий («ныряющий проводник»). Испытуемая плата не должна иметь покрытия, которое снимается химическим способом.
Классификация методов герметизации
Электронная аппаратура эксплуатируется в различных климатических условиях, поэтому на надежность ее работы влияют температура окружающей среды, влага, пыль, биологическая среда, радиация и другие факторы. Под действием температуры происходит изменение физических параметров материалов деталей, их старение и ухудшение эксплуатационных свойств. Биологическая среда содержит микроорганизмы, в частности плесневые грибки и бактерии, выделяющие в продуктах обмена различные кислоты, которые вызывают разложение органических материалов. Пыль из окружающей атмосферы, оседая на поверхности материалов, адсорбирует влагу, увеличивает поверхностную электропроводность материалов, ускоряет коррозию металлических покрытий, способствует образованию плесени.
Наиболее вредное влияние на намоточные изделия, функциональные элементы (полупроводниковые приборы, ИМС, БИС и СБИС), сборочные единицы и блоки на печатных и многослойных платах оказывает влага, проникновение которой в поры изоляционных материалов (размеры молекул воды имеют диаметр, равный (2,7…3,4) 10–2 мкм, что значительно меньше размеров пор изоляционных материалов) приводит к снижению объемного сопротивления, возрастанию диэлектрических потерь и ухудшению диэлектри-
41
ческой проницаемости. Гигроскопичные материалы органического происхождения при увлажнении набухают, при этом изменяются геометрические размеры деталей. Влага, конденсируясь на поверхности деталей, образует электропроводящие мостики между контактами, оказывая шунтирующее действие и резко снижая объемное сопротивление диэлектриков. Попадание влаги между витками обмоток создает благоприятные условия для возникновения коррозии меди, что приводит в конечном счете к обрыву провода обмотки. Влага оказывает вредное воздействие на металлы, вызывает их коррозию.
Герметизация – это совокупность работ по обеспечению работоспособности ЭА в процессе ее производства, хранения и последующей эксплуатации.
Герметизация может быть поверхностной и объемной (рис. 22).
Рис. 22. Классификация методов герметизации
Пассивация и оксидирование – процессы подавления химически активных центров, снижающие восприимчивость поверхностей к воздействию внешней среды, которые используются в производстве полупроводниковых кремниевых приборов и ИMС. Пассивация заключается в проведении силанирования, этилирования, сульфидирования, что приводит к образованию тонких защитных пленок (до 1 мкм). Оксидирование осуществляют при температуре 850—1200 °С в атмосфере сухого кислорода или в парах воды при высоком давлении и температуре 500—900 °С. Толщина пленки диоксида кремния (SiO2) составляет 0,1-1,5 мкм, она является средством технологической защиты поверхности и в сочетании с последующей герметизацией способствует повышению эксплуатационной надежности приборов.
Герметизация стеклянными покрытиями, наносимыми термическим испарением в вакууме халькогенидных, боросиликатных, фосфосиликатных
42
и других стекол, позволяет дополнительно защитить слоем стекла толщиной 0,3…10 мкм пленочные конденсаторы, резисторы и ИМС.
Основными способами покровной герметизации являются пропитка, обволакивание, гидрофобизация. Пропитка заключается в заполнении пор, трещин, пустот в изоляционных материалах, а также промежутков между конструктивными элементами узлов электроизоляционными негигроскопичными материалами. Пропитке подвергаются многие детали и сборочные единицы ЭА, изготовленные из волокнистых электроизоляционных материалов, являющихся пористыми и гигроскопичными. К ним относятся намоточные изделия, каркасы катушек и др. Одновременно с повышением влагозащиты при пропитке достигается повышение механической прочности, нагревостойкости, теплопроводности и химической стойкости.
Применение пропитки нецелесообразно для таких изделий, как импульсные трансформаторы с малой длительностью импульсов или высокочастотные низковольтные катушки, так как при этом увеличиваются паразитные емкости изделий. Обволакиванием называется процесс создания покровной оболочки на поверхности изделий, предназначенных для кратковременной работы в условиях влажной среды (не более 100 ч). Появление микроскопических каналов и зазоров вследствие разницы в температурных коэффициентах расширения и усадки обволакивающего материала и изделия неизбежно приводит к проникновению влаги внутрь изделия и потере герметичности.
Для обволакивания используются материалы, удовлетворяющие следующим требованиям: высокая адгезия к материалам покрываемого изделия, достаточная механическая прочность, малая влагопроницаемость, высокие электроизоляционные свойства. Процесс обволакивания осуществляется несколькими способами:
•окунанием в расплавленный .материал на 1,5…2 с; толщина слоя покрытия зависит от вязкости материала, разности температур обволакивающего состава и изделия (чем выше разность температур, тем больше толщина слоя);
•пресс-обволакиванием расплавленным термопластичным материалом под давлением, что дает равномерный по толщине слой;
•опрессовкой.
Разновидностью обволакивания является гидрофобизация изделий. Гидрофобизация – повышение влагостойкости материалов, деталей и изделий путем нанесения на их поверхность защитной пленки. Для получения высокой водоотталкивающей способности пленок используют кремнийорганические высокомолекулярные соединения. Гидрофобизацию применяют для обработки стекла, керамики, сложных диэлектриков, пластмасс и тканей. Обработанные материалы теряют способность не только поглощать влагу, но и смачиваться ею.
Микроминиатюризация и связанная с ней высокая плотность монтажа в микромодульных конструкциях ЭА предъявляют особые требования к герметизирующим материалам, которые должны обеспечить надежную изоляцию между элементами в аппаратуре с высокой плотностью монтажа, сохранение
43