Лекции / Официальные лекции Заводян / Лекция 17(часть2)

5

Основные этапы ТП изготовления вакуумплотного корпуса, общая сборка и монтаж, а также герметизация конструктивов МЭА в корпусе приведены на рис.17.8.

Детали металлических корпусов получают литьем под давлением, глубокой вытяжкой, ударным выдавливанием, фрезерованием на станках с ЧПУ, штамповкой. На поверхности деталей для улучшения качества последующей сборки наносят технологические покрытия (олово, олово-свинец, олово-висмут, никель-медь-олово - под пайку, никель - под сварку). Выводы в металлических корпусах изолируются при помощи стеклянных или керамических изоляторов (рис. 17.9), изготовленных в виде одиночного перехода либо групповой колодки. Соединение их с основанием либо крышкой корпуса осуществляется пайкой, сваркой или приклейкой с последующей заливкой компаундом места крепления. Аналогично устанавливаются в корпусе медные, латунные или коваровые откачные трубки (рис. 17.10).

Рис. 17.8. Основные этапы изготовления деталей вакуумплотных корпусов, сборка, монтаж и герметизация в них.

Герметизацию герметичных корпусов выполняют с применением уплотнительной резиновой прокладки и стяжки болтами с последующей защитой герметиком (клеем) мест уплотнения; прокладки и проволоки с пайкой; различных способов сварки (рис. 17.11) и др. Метод а (см. рис. 17.11) применяется для аппаратуры с малым сроком хранения. При изготовлении МЭА наиболее универсальным и надежным методом является герметизация паянным либо сварным соединением. При реализации метода б (см. рис. 17.11) в зазор между крышкой и основанием сначала укладывается прокладка из термостойкой резины, которая препятствует проникновению паров припоя и флюса в герметизируемый объем во время герметизации пайкой. На прокладку по всему периметру накладывается стальная

Рис. 17.9. Методы получения герметичных выводов в герметичных корпусах: а - сваркой; б - пайкой; в - спеканием.

Рис. 17.10. Методы закрепления узлов откачки: а - наиболее часто используемый вариант; б - применяется в литых корпусах; в - в блоках со значительным внутренним объёмом: 1 – корпус; 2 – трубка (штенгель); 3 – втулка; 4 – паянный шов; 5 – сварной шов; 6 – компаунд.

Рис. 17.11. Методы герметизации вакуумплотных корпусов: с применением прокладок (уплотнителей), стяжки болтами и герметика (а); прокладки, проволоки и пайки (б); лазерной сварки (в); 1 - корпус; 2 - уплотняющая прокладка; 3 - проволока; 4 - крышка; 5 - припой; 6 - гермоввод.

облуженная проволока, диаметр которой выбирается на 0,1...0,2 мм меньше ширины зазора в пазах основания и крышки корпуса. Пайка выполняется низкотемпературным припоем (ПОС-61 или др.) с применением соответствующего флюса. Для удобства разгерметизации на концах проволоки делаются петли, которые выводятся из зазора через предусмотренный паз в крышке корпуса. Для герметизации корпусов широко используются также методы сварки: контактная (конденсаторная, роликовая), электронным или лазерным лучом (см. рис. 17.11, в), аргоно-дуговая, давлением (холодная) и др. При выборе режимов сварки плавлением необходимо исключить воздействие сильного нагрева на ЭРК и образование пор в сварном соединении за счет выделения газообразных веществ (водорода, азота и др.) из основного материала и технологических покрытий. Это достигается работой на малых скоростях нагрева и охлаждения объекта, либо за счет использования импульсного режима сварки.

После герметизации при наличии откачной трубки в корпусе создают разрежение до 1,3 Па и проверяют его герметичность. Если корпус герметичен, то его заполняют сухим азотом или аргоном до давления 0,1...0,15 МПа. Откачную трубку обжимают и запаивают или заваривают (заделка штенгеля, см. рис. 17.8).

Заготовки металлостеклянных корпусов изготавливают прессованием стекломассы (порошок стекла и пластификатор) с последующим спеканием в графитовых или керамических тиглях в конвейерных печах с контролируемой атмосферой. Металлическая арматура, используемая для гермовыводов и последующего герметичного соединения отдельных их частей, а также деталей металлостеклянных корпусов, изготавливается обычно из ковара, имеющего ТКЛР, близкий к ТКЛР стекла. Арматура заливается стекломассой с последующим прессованием, либо спекается со стеклом в специальных формах в результате частичного растворения оксида металла и стекла.

Керамические корпуса отличаются от металлостеклянных большей химической устойчивостью и легко поддаются металлизации. Их изготавливают аналогично металлостеклянным, но с использованием специальных токопроводящих паст на основе Мо-Мn, благородных металлов, которые наносят на детали через трафареты. После высокотемпературного (700...1000°С) обжига на поверхности керамики образуется металлический слой, обеспечивающий герметичное соединение основания с металлической крышкой корпуса пайкой. Соединения деталей получают также при помощи стеклоцемента.

Стабилизация параметров внутрикорпусной среды.

Стабилизация параметров внутрикорпусной среды (давления, состава и его содержания, температуры и др.) необходима для стабильной и надежной работы МЭА в экстремальных условиях и для избежания преждевременной разгерметизации корпусов, и, тем самым, различных видов отказов изделий. Средствами стабилизации параметров внутрикорпусной среды являются: термообработка конструктивов перед их сборкой и монтажом в герметичном корпусе (с целью удаления паров воды и других составляющих газовыделений); проведение самого процесса герметизации в строго контролируемых условиях (например в специальных скафандрах с осушенной атмосферой); продувка внутреннего объёма изделия осушенным инертным газом перед его герметизацией; размещение во внутреннем объёме герметизируемого изделия расчётного количества предварительно обезвоженного влагопоглотителя - геттера (цеолита, силикагеля и др.); проведение термовакуумной тренировки собранных и смонтированных в корпусе всех конструктивов МЭА в контролируемом и заданном для данного изделия режиме.

Контроль качества герметизации.

Важным условием получения высокого качества герметизации является хорошо организованный технический контроль этих работ. Он включает систематическую проверку состояния герметизируемых материалов, автоматическое поддержание оптимальных технологических режимов отдельных операций, операционный и выходной контроль, а также определение герметичности. Методы выходного контроля разделяются на две группы: визуальный (обычно с применением микроскопов) и аналитический (с применением специального оборудования для поиска возможных течей, оценки остаточных напряжений в герметизирующем шве, оценки функционирования изделия и др.). К первой группе относятся: контроль внешнего вида на отсутствие пор, трещин, сколов, газовых и других инородных включений в месте герметизации, определение геометрических параметров и др. при необходимости.

Для оценки герметичности разработан ряд методов (жидкостной, масс-спектрометрический, галогенный, радиоактивный, электронного захвата и др.), каждый из которых характеризуется своей чувствительностью. Выбор метода контроля определяется требованиями к степени герметичности, направлением и величиной газовой нагрузки на оболочку, веществами для контроля (пробными), допустимыми к применению, и экономичностью.

Процедура испытания строится на последовательной отбраковке изделий с большими течами и переходе на контроль малых течей. Определение больших течей с чувствительностью 10^-6 м³·Па/с производится жидкостным методом. Контролируемое изделие погружается в жидкость (керосин либо этиленгликоль), находящуюся в рабочей емкости с прозрачными стенками, затем создают в емкости разрежение (давление 0,3 – 3 Па) и по окончании откачивания воздуха из емкости наблюдают появление пузырьков из корпуса изделия. По скорости образования и размерам пузырьков судят о нахождении течи и ее размерах.

Более высокой чувствительностью (порядка 5·10^-13 м³·Па/с) обладает масс-спектрометрический метод. Он основан на обнаружении, с помощью масс-спектрометрической установки, газа (гелия), вытекающего из корпуса, содержащего течи и предварительно заполненного этим газом под давлением (4...6)·10⁵ Па. Выпускаемые гелиевые течеискатели (ПТИ-7,-9,-10, ТИМ-1П и др.) имеют возможность работы с различными пробными газами, легко встраиваются в автоматические установки разбраковки изделий по герметичности. Повышение производительности достигается введением микропроцессорного управления.

Испытания позволяют в реальных (или имитирующих реальные) условиях оценить и прогнозировать качество герметизации. Выбор режимов испытаний определяется техническими требованиями к изделию. Для ПП (с защитным покрытием) ответственных конструкций используются следующие разновидности испытаний, осуществляемые в последовательности:

- температурный цикл (-55°С, в течение 30 мин; 25°С - 10...15 мин; +85 °С - 30 мин; 25°С - 10...15 мин), который повторяется 3 - 5 раз;

- проверка сопротивления изоляции на тестовых образцах после10 - 14 циклов пребывания в условиях влажной атмосферы. Во время циклов к контактным площадкам прикладывается постоянное напряжение 100 В;

- испытание диэлектрика на пробивное напряжение проводится до и после термоциклов и циклов пребывания во влажной атмосфере. На тестовые образцы подается синусоидальное напряжение 1500 В частотой 50 Гц в течение 60 с;

- контроль вибростойкости при воздействии ударных нагрузок, низко- и высокочастотных вибраций. После каждого испытания покрытие исследуется на растрескивание;

- испытания на износоустойчивость и гибкость.

После испытаний изделия проверяют на наличие: обрывов и коротких замыканий токопроводящих элементов; следов коррозии; различных дефектов в полимерных покрытиях.

Контрольные вопросы к лекции 17.

1. Какие критерии используют при выборе материалов для герметизации?

2. Составьте типовую структуру ТП герметизации ЭВС и их конструктивов.

3. Приведите примеры и дайте технологическую характеристику органическим материалам, укажите методы герметизации с их применением.

4. Охарактеризуйте неорганические материалы и приведите примеры их использования для герметизации изделий электронной техники.

5. Какие и с какой целью осуществляют подготовительные операции перед герметизацией с использованием органических и неорганических материалов?

6. Какие методы пропитки применяют в производстве МЭА? Каким образом они реализуются?

7. Как производят заливку и обволакивание изделий?

8. Перечислите основные виды изделий, опрессовываемых пластмассой. Изложите суть изготовления монолитных пластмассовых корпусов.

9. В каких случаях используют и как осуществляют герметизацию изделий в металлополимерных корпусах?

10. Назовите методы герметизации изделий в вакуумплотных корпусах и кратко их охарактеризуйте.

11. Изобразите схему основных этапов герметизации МЭА в вакуумплотных корпусах с учетом изготовления корпусов, сборки и монтажа конструктивов в корпусе и контроля герметичности.

12. С какой целью и какими средствами обеспечивают стабилизацию параметров внутрикорпусной среды?

13. Как контролируют качество герметизации?

14. Охарактеризуйте жидкостной и масс-спектрометрический методы определения течей.

15. Составьте последовательность разных видов испытаний герметизирующих полимерных покрытий на ПП ответственных конструкций.