Раздел 2

Герметизация блока делителя мощности

резиновым уплотнителем.

Консультант: ________________________(Волков В.А.)

Глава 4. Герметизация блока делителя мощности резиновым уплотнителем.

4.1 Основные термины и понятия.

Герметизация - совокупность мер по обеспечению работоспособности изделий в условиях хранения и последующей длительной эксплуатации.

Бескорпусная герметизация - герметизация, при которой регламентируются габаритные размеры изделия и не регламентируется его строгая геометрическая форма.

Корпусная герметизация - герметизация, регламентирующая конструкционные и установочные размеры и строгую геометрическую форму изделия.

Полые корпуса - корпуса, содержащие после сборки и герметизации внутренние газовые полости, изолированные деталями корпуса от внешней среды.

Монолитные герметизирующие конструкции - конструкции, не содержащие после сборки и герметизации внутренних газовых полостей.

Вакуум-плотные корпуса - полые корпуса на основе неорганических газо- и водонепроницаемых материалов с натеканием по гелию не более

5·10^-15 — 1·10^{- 5} л·мкм/с.

Внешняя среда - среда, в которой осуществляется производство, хранение и эксплуатация изделий.

Окружающая среда - среда, ограниченная внешней поверхностью герметизирующей конструкции, окружающая герметизируемое изделие и непосредственно контактирующая с его рабочей поверхностью.

4.2 Общая характеристика климатических факторов внешней среды.

Под условиями или факторами внешней среды обычно понимают совокупность всех природных, а в ряде случаев и искусственно созданных условий и факторов, в которых осуществляется производство, хранение и эксплуатация изделий. К факторам внешней среды относятся температура, плотность, влажность и т.д. Те факторы, которые характеризуют физическое состояние среды (например, температура, содержание водяных паров в воздухе, солнечная радиация), называются основными; факторы же, вызванные атмосферными физическими явлениями или зависящие от этих явлений, как, например, микробактериальная зараженность атмосферы, носят название косвенных. Из многих климатических факторов, характеризующих состояние внешней среды, в первую очередь, следует принимать во внимание те, которые практически всегда проявляются в эксплуатационных условиях и являются наиболее критичными для герметизируемых МЭУ и использованных герметизирующих конструкций. Для полупроводниковых структур и полимерсодержащих герметизирующих конструкций такими факторами являются влажность и, в известной мере, температура внешней среды.

Влага адсорбируется на гидрофильных поверхностях неорганических диэлектриков, резко снижая их поверхностные электрофизические характеристики. Её воздействие на негерметизированные структуры приводит к ухудшению основных параметров p-n переходов, в частности, к снижению их пробивных напряжений, увеличению обратных токов, повышению уровня шумов и нестабильности коэффициента усиления приборов, коррозии пленочной электронной коммутации и т.д. Использование же для герметизации таких изделий полимерсодержащих конструкций превращает вопрос влагозащиты в самостоятельную сложную научно-техническую проблему.

Рабочая температура структур обычно превышает температуру внешней среды. По этой причине влияние температуры среды, в которой эксплуатируется изделие, на деградационные процессы является не основным, а серьёзным, но всё же сопутствующим фактором. И проявляется оно, в основном, через повышение абсолютной влажности среды и снижение значения влажностных коэффициентов герметизирующих материалов. В результате повышение температуры влажного воздуха усугубляет его воздействие на герметизированное изделие, уменьшая время влагозащиты конструкций и снижая электрофизические свойства герметизирующей оболочки в результате её увлажнения.

Влага практически всегда присутствует в воздухе, количество её содержания обычно оценивается абсолютной и относительной влажностью воздуха.

Согласно [1] анализ отказов полупроводниковых приборов, наблюдавшихся при низких температурах, показал, что они наиболее часто встречаются в тех случаях, когда в корпусах обнаруживается высокое содержание водяного пара. Предполагается, что механизм отказов состоит в конденсации влаги и последующей активации ионов примеси на поверхности полупроводникового прибора, вызывающей, в частности, коррозию металлических плёнок, что может привести к коррозийному нарушению контактов.

Однако считается, что водяной пар является лишь одним из возможных агентов, вызывающих коррозию. Фактически разрушение соединений Al-Ag происходит под воздействием воды, загрязнённой химически активными веществами, в частности, хлором и йодом, образующими с водой электролит. В результате в электрическом поле происходит перенос положительных ионов Ag между токоведущими дорожками. Согласно [1] необходимым условием коррозийных процессов является содержание влаги в количестве не менее 1.5% при 25°С и 0.6% при 6°С.

Электрическая и химическая коррозия приводит к разрушению паяных и сварных швов (деградация корпуса), обрыву электромагнитных связей, изменению сопротивления контактных пар, уменьшению механической прочности.

Помимо коррозии влага также оказывает воздействие на диэлектрические материалы, повышая их диэлектрическую проницаемость e, снижая потери в диэлектрике (снижается tgd ), т.е. повышая электрическую проводимость диэлектриков, уменьшая их объёмное сопротивление.

В результате уменьшается параметрическая надёжность изделия, увеличивается интенсивность отказов.