6.7 Защита микросхем от воздействия агрессивных сред

Влияние климатических факторов на микросхемы проявляется в возникновении коррозии, ухудшении диэлектрических свойств, изменении электропроводности и механических свойств материалов их конструкций. Коррозия — это явление образования химических соединений исходного металла с химическими элементами воздействующей внешней среды.

Процесс коррозии металлических частей конструкций микросхем имеет химическую или электрохимическую природу. Преобладающим процессом является электрохимическая коррозия с участием влаги окружающей среды и образованием электролитов. Применяемые в микроэлектронике металлы в разной степени подвержены коррозийному изменению состава. Так алюминий, благодаря естественной оксидной плёнке, толщина которой составляет 0,01–0,02 мкм, достаточно устойчив к атмосферной коррозии, а сплавы его с магнием и марганцем имеют повышенную коррозийную стойкость и в морской воде, и в хлоридных средах.

Медь более активна в агрессивных средах. Её поверхностная плёнка соединений не прочна и не является защитой к продолжению роста, приводя к разрушению элементов конструкции и проводных связей, в частности. Повышение коррозийной стойкости меди достигается в сплавах меди с никелем, кремнием, оловом (бронзы, латуни), которые сохраняют свойства в условиях промышленной атмосферы, тёплой влажной среды и морского тумана.

Коррозия сплавов железа (сталей) существенно зависит от химического состава добавок, термообработки, состояния поверхности. Углеродистые стали имеют низкую коррозийную стойкость. Применение в качестве добавок меди, хрома, никеля, кобальта повышает стойкость к образованию коррозии. При содержании хрома более 12 % коррозийная стойкость сталей возрастает настолько, что их называют нержавеющими.

В качестве припоев применяются сплавы олова и свинца. Их коррозийную стойкость можно оценивать по скорости образования непроводящего поверхностного слоя, которая в промышленной газовой нормальной континентальной атмосфере составляет 0,23–0,48 мкм/год, в промышленной газовой среде — 0,43–0,69 мкм/год, на морском побережье — 0,41– 0,56 мкм/год.

Для защиты металлов конструкций от коррозии применяются защитные и защитно-декоративные покрытия для поверхностей, находящихся в контакте с агрессивной средой, и герметизация.

Влияние агрессивных загрязнений из атмосферы на изоляционные материалы конструкций микросхем проявляется в образовании проводящих электролитов с поглощённой влагой, в ухудшении диэлектрических свойств, в изменении размеров, ухудшении механической прочности и разрушении элементов конструкции [16, 17].

Изоляционные материалы в той или иной мере подвержены поглощению влаги. Влага может попадать в объёмы конструкций микросхем через границы раздела и стыки металлов с диэлектриками. На рисунке 6.25,а выделены участки про-никновения влаги через поверхности материала. Соответственно на рисунке 6.25, б выделены области проникновения влаги по границам раздела разнородных материалов, где вследствие различия ТКЛР материалов образуются капиллярные каналы и микротрещины в изоляторе.

При переносе из среды с низкой температурой в среду с более высокой температурой на поверхностях корпуса микросхем неравномерно конденсируется влага, которая проникает внутрь и в конечном итоге понижает надежность функционирования ИС. Диапазон изменения влажности, в котором должна нормально функционировать аппаратура, является одной из норм, регламентируемых заданием на её проектирование и эксплуатацию.

В атмосферном воздухе в молекулярном состоянии присутствуют пары воды, а часть влаги присутствует в виде капель. Для влажного воздуха (в том числе и капель) как смеси идеальных газов справедлив закон Дальтона:

• если в одном и том же объеме заключены два различных газа, то каждый из них заполняет весь объем, как если бы другого газа не было;

• давление любого из этих газов является его парциальным давлением;

• общее давление равно сумме парциальных давлений.

С молекулярной точки зрения это означает, что среди молекул нет сил притяжения.

Парциальное давление р_П водяного пара обычно называют упругостью водяного пара. Единицей этой величины является паскаль (Па). Основные характеристики влажного состояния газа — это абсолютная влажность и влагосодержание.

Отношение массы водяного пара к объему воздуха называется его абсолютной влажностью ρ_В (кг/м³). Чем больше ρ_В, тем больше и парциальное давление р_П при тех же температуре и барометрическом давлении воздуха. Следовательно, р_П является и характеристикой влажности воздуха. При фиксированных температуре Т и барометрическом давлении Р парциальное давление р_П не может увеличиваться беспредельно за счет поступления влаги извне и имеет предельное значение р_НП (давление насыщенного пара). Максимальному значению р_НП соответствует и максимальное значение абсолютной влажности ρ_нП. Чем выше температура воздуха, тем больше значения р_НП и ρ_нв. В таблице. 6.6 приведены значения упругости насыщенного водяного пара для различных значений температур при барометрическом давлении 10⁵ Па. Упругость водяного пара р_П в воздухе и его абсолютная влажность ρ_В не дают представления о степени насыщения влагой воздуха, если при этом не указана его температура Т.

Степень насыщения воздуха влагой характеризуется относительной влажностью. Относительная влажность равна отношению фактической массы пара в воздухе к максимально возможной массе его в данном объеме V воздуха при данной температуре и выражается в процентах:

F = ρ_п/ρ_нп100 %. (6.17)

Таблица 6.5

t, ˚С	pНП, 10–3 Па	t, ˚С	pНП, 10–3 Па	t, ˚С	pНП, 10–3 Па	t, ˚С	pНП, 10–3 Па	t, ˚С	pНП, 10–3 Па
–40	0,012	–15	0,165	0	0,611	+10	1,228	+35	5,623
–35	0,015	–10	0,253	+1	0,657	+15	1,705	+40	7,374
–30	0,037	–5	0,401	+3	0,758	+20	2,338	+50	12,33
–25	0,053	–3	0,476	+4	0,813	+25	3,167
–20	0,103	–1	0,563	+5	0,872	+30	4,246

На основании уравнения состояния идеальных газов имеем

р_П  = (ρ_п/М_ПВ)∙Ro∙T; р_НП = (ρ_нп/М_ПВ)∙Ro∙T, (6.18)

где Мпв — относительная молекулярная масса паров воды;

Ro — универсальная газовая постоянная.

Из соотношений (6.17), (6.18) следует, что

F = р_П / р_НП 100 %. (6.19)

Если в объеме есть газ, то можно считать, что давление паров воды в объеме не зависит от давления газа.

Влагосодержание d влажного воздуха равно отношению массы пара во влажном воздухе к массе сухого воздуха, содержащегося во влажном воздухе:

d = ρ_П ∙V/(ρ_С∙V) = М_П∙ρ_П / (М_С∙ρ_С) =18 p_П /29 p_С = 0,622 p/(p–p_П),

где М_П =18, М_С = 29, p =  (p_С + p_П).

Влагосодержание воздуха в состоянии насыщения достигает максимального значения:

d_НП  =  0,622 p_НП/(p– p_НП), или p_НП = р∙d_НП/(0,622 + d_НП), (6.20)

где p_НП — давление насыщенных паров, связанное с температурой (см. табл. 6.5).

Избыток воды над влагосодержанием d при насыщении может содержаться в воздухе только в виде жидкости (капли, туман) или твердой фазы (снег). Содержание воды (влаги) в воздухе определяется разностью

d = d – dнп. (6.21)

Если температура воздуха данной влажности повысится, то его относительная влажность понизится, как это следует из таблицы 6.5. Наоборот, при охлаждении воздуха по мере понижения температуры будет увеличиваться его относительная влажность. При некоторой температуре, когда р = p_НП воздух получит относительную влажность F =  100 %, т.е. достигнет полного насыщения водяным паром. Эта температура носит название температуры, точки, росы t_P для данной влажности воздуха. Если продолжать понижать температуру, то излишнее количество влаги начнет конденсироваться. Температура t_P при заданном парциальном давлении водяного пара равна температуре насыщения и определяется по таблицам насыщенного водяного пара. Конденсация излишней влаги при понижении температуры наблюдается в природе в виде образования туманов.

Пример. Влажность воздуха в различных условиях.

1. Определить точку росы для воздуха, имеющего температуру Т = 20 °С при относительной влажности F = 70 %.

2. При температуре 18 °С воздух имеет относительную влажность F = 60 %. Оценить изменения относительной влажности при повышении температуры до 22 °С и при понижении до 15 °С.

Решение. 1. По данным табл. 6.5 при Т = 20 °С определяется давление насыщенных паров воды р_НП  = 2,34∙10³ Па. Из формулы (6.19) следует, что фактическая упругость пара будет составлять 70 %, что соответствует р_НП  =  2,34∙10³∙0,70 = 1,64∙10³ Па. Температура, для которой 1,64∙10³ Па соответствует максимальной упругости паров, и будет точкой росы, т.е. t_P ≤ 15˚С, как это следует из табл. 6.5

2. По данным табл. 6.5 давление насыщенных паров при t = 18 °С равно р_НП  = 2,0710³ Па. Следовательно упругость пара при F = 60 % составляет р_НП  =  0,60∙2,07∙10³ =  1,24∙10³ Па.

При температуре +22 °С давление насыщенного пара равно р_НП  = 2,64∙10³ Па. Давление паров р_П = 1,24∙10³ осталось без изменения, и по формуле (6.19) определяется относительная влажность:

F = 1,24∙10³/(2,64∙10³) = 0,47 (или 47 %).

При температуре 15 °С давление р_НП  =  1,7110³ Па, следовательно, F =  1,24/1,71  =  0,73 или 73 %.

Точка росы во всех случаях 6удет одна и та же, соответ-ствующая р_П = 1,24∙10³ Па, что позволяет по данным табл. 6.5 определить t_Р  = 10,1 °С.

Процесс поглощения телом газов, паров или растворенных веществ из окружающей среды называютсорбцией. Сорбция включает как адсорбцию — поверхностное поглощение, так и абсорбцию — поглощение вещества всем объемом поглотителя. Поглощение вещества часто оказывается весьма сложным, включающим в себя оба эти процесса. Характер адсорбции жидкости твердым телом зависит от краевого угла Θ и состояния микрорельефа поверхности, соответствуя пол-ному смачиванию твёр-дого тела жидкостью (см. рис. 6.26, а), частичному смачиванию и не смачиваемой поверхности, как показано на рисунках 6.26, а, б, в, где равновесие сил поверхностного натяжения «твёрдое тело-газ» σ_ТГ, «твёрдое тело-жидкость» σ_ТЖ, «жидкость-газ» σ_{Ж Г} удовлетворяет равенству

σ_ТГ = σ_ТЖ +  σ_ЖГ ∙соs Θ.

Сорбция зависит от физического состояния материала и структуры поверхности, размера пор в материале. Молекула воды имеет эффективный диаметр 2,5810^–4 мкм и легко может проникать в поры материала, размеры которых больше диаметра молекулы воды. Так, в керамике микропоры имеют размер (10³–10⁶)∙10^–4 мкм, капилляры в волокнах целлюлозы — 10^–1 мкм; поры в стенках волокна — (10–10³)10^–4 мкм, межмолекулярная пористость различных материалов — (10–50)10^–4 мкм. В условиях повышенной влажности происходит межмолекулярная конденсация водяных паров на внутренних стенках пор, и при развитой поверхности пор материал может поглотить значительное количество воды. В порах, радиус которых r < 0,1 мкм, имеет место явление капиллярной конденсации, когда давление паров воды в капилляре над мениском меньше, чем над плоской поверхностью, и все капиллярные поры из-за пониженного давления будут заполняться.

Высота h поднятия смачивающей жидкости в цилиндрической капиллярной трубке (см рис. 6.27, а) радиусом r определяется по формуле Жюрена

h = 2∙σ_П ∙cos Θ /[r ∙g ∙ (ρ_Ж – ρ_П)], (6.22)

где σ_П — поверхностное натяжение жидкости; ρ_Ж, ρ_П — плотности жидкости и пара; g — ускорение свободного падения.

Из формулы (6.22) следует, что высота поднятия жидкости обратно пропорциональна радиусу r; для воды при полном смачивании (соs Θ = 1) и при t = 20 °С высота поднятия h = 0,15/r (м). В капиллярах с радиусом r = 10^–2 мкм возможное капиллярное поднятие составляет 1,5 км.

Мениск

а — подъём жидкости в капилляре; б — термовлагопроводность

капилляра; в — воздушная полость в капиляре

Рисунок 6.27

Давление паров воды для цилиндрического капилляра определяется по формуле Томсона

р = р_О∙ ехр [–2∙σ_П ∙ ρ_П ∙р_П ∙ cos Θ /(r ∙g ∙ ρ_Ж∙ρ_П)], (6.23)

где р_О — давление паров воды над плоской поверхностью.

Приведенные формулы могут быть применены для капилляров, радиус которых находится в пределах 0,5∙10^–3 < r < 10^–1 мкм, и, следовательно, на поверхности крупных пор образуется пленка жидкости, а в мелких порах происходит капиллярная конденсация. Оба эти процесса относятся к неактивированной сорбции и характерны для неорганических материалов. В процессе неактивированной сорбции происходит молярное перемещение влаги внутрь материала по законам капиллярного движения.

Для большинства полимерных материалов характерна активированная сорбция, при которой происходит непосредственное внедрение молекул воды между молекулами диэлектрика. Молекулы воды имеют размеры в тысячи раз меньше размеров макромолекул полимера, и поэтому происходит растворение молекул воды в полимере, которое сопровождается частичным раздвижением, а иногда и разрывом цепей макромолекул. При этом возможно частичное набухание полимера.

Взаимосвязь плотности поглощенной влаги ρ с давлением окружающих материал паров воды р определяется по закону Генри:

ρ = h_P∙pⁿ, (6.24)

где h_P — коэффициент растворимости, равный количеству паров воды, растворившихся в 1 м³ материала при давлении паров в 1 Па (при n = 1).

Для неполярных и слабополярных диэлектриков (целлулоид) n = 1, для волокнистых материалов (электрокартон, бумага) n > 1.

Помимо сорбционной формы связи воды с твердыми материалами существует химическая, или кристаллогидратная, форма связи. В первом случае молекула воды не входит в молекулярную структуру тела и не образуется новое вещество, во втором случае наличие воды приводит к структурным изменениям: к перестройке кристаллической решётки пли получению новой кристаллической решетки. Промежуточное положение между сорбционной и химической формами связи занимают вещества, в которых вода образует водородные связи с материалом (бумага, целлюлоза и др.). Опыты показывают, что одно и то же количество поглощенной влаги по-разному влияет на электрические параметры материалов. Определяющим фактором в этом случае является не столько количество поглощенной влаги, сколько форма ее распределения в материале (сферические образования, нити, пленки). Вода обладает значительной электропроводностью и высокой абсолютной диэлектрической проницаемостью (~80), поэтому увлажнённый материал можно рассматривать как неоднородный диэлектрик с полупроводниковыми включениями, роль последних выполняет вода. Сорбируя воду, электроизоляционные материалы ухудшают свои электрические характеристики (падает удельное сопротивление, растут диэлектрическая проницаемость и потери, уменьшается электрическая прочность материала).

Если внутри влажного материала имеется перепад температур, то под влиянием температурного градиента влага в виде жидкости или пара перемещается по направлению потока теплоты. Процесс перемещения влаги для этого явления назван термовлагопроводностью. С увеличением температуры уменьшается поверхностное натяжение σ воды и согласно формуле (6.23) возрастает давление паров р над мениском, а влага перемещается в сторону более низких температур (см. рис. 6.27, б). Движению жидкости в пористом теле по направлению потока теплоты способствует также наличие воздушных полостей. При повышении температуры давление защемленного воздуха увеличивается и жидкость «проталкивается» по направлению потока теплоты (см. рис. 6.27, в).

Таким образом, перемещение влаги в материале осуществляется благодаря диффузии (молекулярное перемещение), капиллярному движению (молярное перемещение) и механическому проталкиванию воздушной полостью. Движущей «силой» диффузии и капиллярного перемещения влаги в материале является градиент её концентрации.

Процессы сорбции влаги и её проникновения в толщу материала описываются влажностными характеристиками, имеющими непосредственную связь со структурой материала и его химическим составом. К числу влажностных характеристик относятся коэффициент влагопроницаемости В, коэффициент растворимости влаги в материале h_Р и коэффициент диффузии D.

Уравнение диффузионного изменения плотности влаги в пластине её поглотителя представляется выражением

d²ρ/dx² ₌ 0, (6.25)

которое при граничных условиях (ρ = ρ1│_Х = О; ρ = ρ2│_X = d0) имеет решение следующего вида:

ρ = ρ1– (ρ1– ρ2)∙ x/d0, (6.26)

где d0 — толщина пластины.

Согласно первому закону Фика, удельный поток J и масса влаги M, проходящей за время τ через пластину c площадью S, определяются по соотношениям

J = D(ρ1– ρ2)/d0; M = J∙S∙τ. (6.27)

С учётом закона Генри при n = 1, масса влаги М может быть представлена в иной форме через давления паров влаги на противоположных сторонах пластины:

M = D∙h_P∙S∙τ (p1–p2)/d0. (6.28)

Произведение D∙h_P принято называть коэффициентом влагопроницаемости материала В и определять в форме

В = М∙d0/ S∙τ∙∆p, (6.29)

как массу М воды, проходящей через поверхность S пластины толщиной d0 за время τ при разности давлений на мокрой и сухой стороне образца ∆p.

Значения влажностных параметров для электроизоляционных материалов имеют следующий порядок: D = 10^–8–10^–12 м²/с; В = 10^–12– 10^–16 кг/(м∙с∙Па); h _р = 10 ^–2 –10^–5 кг/(м³∙Па).

Зависимости влажностных параметров D, В, h_Р полимерных материалов от температуры представляются выражением единообразной формы следующего вида:

А = Аi ехр (–Еi/R∙T), (6.30)

в котором обозначение А соответствует определяемому параметру (D, В, h_Р), а обозначения Еi и Аi соответствуют энергии активации и значению при начальной температуре для названных параметров.

С увеличением температуры значения В и D возрастают, но разность энергий активации Е_D и Е_В может иметь разные знаки, т.е. энергия активации процесса растворения может быть положительной и отрицательной и с ростом температуры коэффициент h_Р может увеличиваться или уменьшаться.

В конструкциях микросхем применяются и изоляционные, и проводниковые, и полупроводниковые, и контактные, и конструкционные материалы. При действии повышенной влажности окружающей среды они изменяют как механические, так и электрические свойства. Изоляционные материалы при длительном пребывании в условиях повышенной влажности обычно поглощают влагу, что приводит к ухудшению электрических характеристик: падает удельное объемное сопротивление ρ, растет тангенс угла потерь, увеличивается диэлектрическая постоянная. При выборе изоляционного материала (выводные изоляторы, корпуса радиодеталей, диэлектрики) важно знать, как изменяются под влиянием влажности электрические характеристики.

При воздействии на проводниковые материалы повышенной влажности происходит изменение сечения проводника в результате окисления и коррозии материала.

При повышенной влажности воздуха могут создаваться благоприятные условия для развития на некоторых электроизоляционных материалах плесеневых грибковых образований. Это явление наблюдается при влажности (80–100 %) и температуре +25 ÷ +37˚ С. Наиболее сильную деградацию свойств плесень вызывает у материалов с органической основой. Выделяемые плесенью продукты жизнедеятельности разрушают органические электроизоляционные материалы, кроме того, в плесени удерживается большое количество влаги. Для уменьшения вредного влияния влаги необходим рациональный выбор материалов обмотки, изолирующих покрытий, контактов, пропиточных лаков, эмалей и т.п.

Материалы, применяемые для влагозащиты функциональных узлов и элементов, должны обладать низкой влагопроницаемостью, высокой электрической и механической прочностями, температурной стойкостью. Не существует органических полимерных материалов, полностью удовлетворяющих всем поставленным требованиям. Например, органические диэлектрики принципиально влагопроницаемы и поэтому ограничивают срок службы элемента, который определяется временем эффективной влагозащиты.

Влагостойкость материалов принято оценивать по влажностным параметрам (влагопроницаемости В, коэффициенту растворимости h_P, коэффициенту диффузии D). Кроме них важной характеристикой является гигроскопичность (влагопоглощаемость) — свойство материала поглощать водяные пары из воздуха. Сухой образец электроизоляционного материала массой M1 помещается в условия повышенной влажности (F = 98 %), где происходит поглощение влаги и увеличение массы ∆M образца в течение регламентированного времени влагонасыщения, после чего дальнейшее увлажнение прекращается. На рисунке 6.28,а показана типичная кривая кинетики сорбции материала, аналитическое представление которой представляется выражением

m = p_П∙с_F∙{1 – [(p_П∙с_F–m_O)∙exp (–t∙S∙D/ x∙с_F)]/ p_П∙с_F}, (6.31)

где с_F — сорбционная ёмкость материала поглотителя при парциальном давлении p_П, см³;

m_O — исходное количество влаги в твёрдом теле, кг;

p_П — наружное парциальное давление водяных паров, кг/см³;

S — поверхность сечения материала, перпендикулярная направлению диффузии на глубине х, см².

При t → ∞ масса влаги соответствует концентрации её насыщения в твёрдом теле m → p_П∙с_F, а давление водяных паров в твёрдом теле и вне его выравниваются. Решением равенства (6.31) относительно времени t или х может определяться либо время натекания влаги при известных параметрах конструкции защитной оболочки, либо необходимая толщина стенки защитной оболочки для защиты от проникновения влаги в течение требуемого времени.

Гигроскопичность Г количественно определяется по формуле

Г =  [(М2–М1)/М1]∙100 %, (6.32)

где М2 — масса образца после выдержки его в условиях относительной влажности 98 % в течение 24 или 48 ч.

В таблице 6.6 приведены равновесные уровни влагопоглощения в процентах для ряда диэлектрических материалов, применяемых в конструкциях микросхем.

Таблица 6.6

Материал	Влагопоглощение, %	Материал	Влагопоглощение, %
Пеностекло Полиамид Капрон Гетинакс Стеклотекстолит Полистирол	5 2,5–10 3,5–10 1–2,5 1,5 0,006	Текстолит Поликарбонат Пресспорошок К-21-22 Пресспорошок АГ-4	0,8–1,5 0,2 0,1 0,02–0,1

Электроизоляционные материалы испытывают также на водостойкость по той же методике, что и на гигроскопичность, но материал при этом помещают в дистиллированную воду. При испытании образцов на влаго- и водостойкость в зависимости от цели испытаний производится измерение одного или нескольких параметров: гигроскопичности, водопоглощаемости, набухания, электрических характеристик (удельного сопротивления, электрической прочности Е_КР, тангенса угла потерь, диэлектрической проницаемости, механических характеристик). Обычно испытания проводятся при постоянной относительной влажности, равной 98 %, или оговоренной условиями испытаний.

При определении стойкости электроизоляционных материалов к действию влаги применяют различные параметры в зависимости от назначения материала. В частности, для работы во влажной среде (в том числе при р = 100 % и tc = 30–50 °С) могут быть рекомендованы электроизоляционные материалы со значениями

h_p < 0,75 кг/(м³∙Па); D < 310^–9 м²/с; ρ1/ρ2≈ 1,

где ρ1— удельное объемное сопротивление после 48 ч выдержки образца в условиях определенной влажности воздуха; ρ2— удельное объемное сопротивление сухого образца.

Основным критерием оценки влагостойкости диэлектрика является соответствие материала допустимым нормам изменения удельного объемного сопротивления, но на этапе проектирования применить этот критерий затруднительно из-за сложности картины насыщения влагой и отказов чувствительных к влиянию влаги элементов. Поэтому названный критерий применяется в экспериментальных методиках. В процессе проектирования для прогнозирования отказов приходится ограничиваться оценкой времени повышения влажности на внутренних стенках защищаемых полостей до нормативного уровня, пользуясь формулами (6.28), (6.31).

Для защиты поверхности металлических и неметаллических материалов от воздействия влаги и агрессивной внешней среды применяются поверхностные покрытия. Поверхностные покрытия по назначению делятся на три группы:

• защитные покрытия;

• защитно-декоративные покрытия;

• специальные покрытия.

По определению покрытия первой группы предназначены для защиты от коррозии, развития гнилостных и иных процессов, сопровождающихся отказом изделия. Защитно-декоративные покрытия наряду с защитой поверхности предназначены придать требуемый внешний вид поверхности изделия. Специальные покрытия соответствуют приданию поверхности особых свойств защиты от особых агрессивных воздействий.

По типу материалов и, соответственно, способу нанесения различают покрытия неорганической природы (обычно металлические, наносимые гальваническим, диффузионным, термическим распылением, ионной имплантацией) и органической природы (грунтовки, лаки, эмали, пластмассы, наносимые распылением, кистями, опрессовкой). Из способов нанесения влагозащитых полимерных покрытий применяются: пропитка, заливка, обволакивание, опрессовка и консервация. Пропитка и заливка осуществляются лаками и компаундами; обволакивание и опрессовка — компаундами, пластмассами, пленками; консервация — в основном полимерными пленками.

В большинстве случаев в качестве средств защиты для герметизации используются органические диэлектрики, хотя герметизация полимерными материалами не гарантирует бессрочного сохранения конструкцией исходных свойств. Однако использование материалов с низкой диффузией влаги и низкой влагопроницаемостью, а также выбор необходимой толщины изоляции может обеспечить сохранность рабочих свойств в течение длительного контролируемого времени. Практика использования герметиков для влагозащиты показывает, что критическим значением коэффициента влагопроницаемости В, выше которого не целесообразно их использовать для целей герметизации, соответствует В < (6–10)∙10^–15 кг/(м∙с∙Па).

В качестве защиты от увлажнения иногда применяют гидрофобизацию электроизоляционных материалов и отдельных узлов, при этом резко уменьшаются смачиваемость, водопоглощение, водопроницаемость, улучшаются электрические свойства. В качестве гидрофобных материалов используются битумы, парафины, воски, некоторые кремнийорганичеекие соединения. Для опрессовки элементов и узлов служат термопласты (полиэтилены, полиамиды, резины и т.д.).

Для герметизации блоков аппаратуры на микросхемах применяются металлические, наглухо запаянные или заваренные корпуса. Места соединений разнородных материалов (металлы, стекло, пластмассы) уплотняют с помощью компаундов, смазок и т.п. Такие уплотнения не гарантируют достаточной герметизации, и при колебаниях температуры воздух будет засасываться внутрь изделия и произойдет постепенное накопление влаги.

Для ослабления доступа влаги к чувствительным элементам конструкций в полостях, куда влага, несмотря на принимаемые меры, проникает, применяются влагопоглотители (хлористый кальций, силикагель и др.), помещенные в специальные пластмассовые патроны с отверстиями. Силикагель обладает большой внутренней поверхностью и способен абсорбировать влагу до 40–50 % от собственной массы. При насыщении силикагеля влагой цвет его меняется от серо-белого до розового, после чего необходимо производить замену патрона с влагопоглотителем. Для предотвращения увлажнения изделий применяются подогреватели, которые поддерживают температуру на 5–10 °С выше окружающей. Так, при температуре воздуха 25–40 °С с повышением температуры на 2–3 °С относительная влажность снижается от 100 до 90 %, с повышением температуры на 5 °С — до 75 %, а на 10 °С — до 60 %. Предохранение изоляции от увлажнения может быть также осуществлено с помощью свободной или искусственной вентиляции. Наилучший эффект получается при сочетании подогрева с вентиляцией.