ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Необходимость герметизации изделий электроники

•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, 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 ( п/п приборы, ИМС, БИС и СБИС), электронные модули на печатных и многослойных платах оказывает влага, проникновение которой в поры изоляционных материалов (диаметр молекул воды (2,7—3,4) 10–2 мкм значительно меньше размеров пор изоляционных материалов) приводит к снижению объемного сопротивления, возрастанию диэлектрических потерь и ухудшению диэлектрической проницаемости. Гигроскопичные материалы 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 условия для возникновения коррозии меди, что приводит в конечном счете к обрыву провода обмотки. Влага

оказывает вредное воздействие на металлы, вызывает их коррозию.

Характеристики поверхностной герметизации

•Пассивация и оксидирование — процессы подавления химически активных центров, снижающие восприимчивость поверхностей к воздействию внешней среды, которые используются в производстве полупроводниковых приборов и ИМС. 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 и других стекол, позволяет дополнительно защитить слоем стекла толщиной 0,3—10 мкм пленочные конденсаторы, резисторы и ИМС.

Методы покровной герметизации

•Основными способами покровной герметизации являются пропитка, обволакивание, гидрофобизация.

•Пропитка заключается в заполнении пор, трещин, пустот в изоляционных материалах, а также промежутков между конструктивными элементами электроизоляционными негигроскопичными материалами. Пропитке подвергаются изделия, изготовленные из волокнистых электроизоляционных материалов, являющихся пористыми и гигроскопичными. К ним относятся намоточные изделия, каркасы катушек и др. Одновременно с влагозащитой при пропитке повышается механическая прочность, нагревостойкость, теплопроводность и химическая стойкость.

•Пропитка нецелесообразна для таких изделий, как импульсные трансформаторы с малой длительностью импульсов или высокочастотные низковольтные катушки, так как при этом увеличиваются паразитные емкости изделий.

•Обволакивание - это 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

Технология пропитки

Технологический процесс пропитки

•Технологический процесс пропитки изделий состоит из следующих операций:

•предварительной сушки — удаление влаги из воздушных прослоек, каналов и пор изделий;

•пропитки — заполнение пропиточным материалом мест, ранее заполненных влагой и воздухом;

•сушки пропитанных изделий — удаление растворителей из пропитывающего состава и его отверждение;

•лакировки — предохранения поверхности изделий от проникновения влаги, кислот, щелочей, масла, а также от скопления на изделиях пыли и грязи;

•сушки после лакировки — удаление растворителя и отверждение лакирующего или обволакивающего состава;

•контроля качества пропитки.

Характеристика методов сушки

•Конвекционная сушка сопровождается переносом тепла от нагревателя с помощью воздуха в в сушильных шкафах и термостатах. Недостатком метода является малая скорость движения воздуха, что удлиняет время сушки, а также создает неравномерность нагрева в разных зонах шкафа. Недостаток устраняют применением принудительной циркуляции воздуха в процессе сушки.

•Терморадиационная сушка основана на передаче тепла лучеиспусканием. В качестве излучателей используют инфракрасные лампы накаливания, тепловые лучи которых проникают в изделие на глубину до 2—3 мм. Сушка с использованием ИК ламп осуществляется на конвейерных установках туннельного типа и применяется для тонких пленок лака, нанесенных на поверхность изделий после пропитки.

•Индукционная сушка осуществляется при нагревании изделий токами высокой частоты, т. е. с использованием тепла, выделяющегося непосредственно в изоляционном материале вследствие диэлектрических потерь. Прогрев происходит равномерно по всей толщине независимо от размеров и формы изделий. Применяется для изделий (из древесины и других материалов), пропитанных водно-эмульсионными лаками. Частота нагрева диэлектрических материалов выбирается в диапазоне 30—50 МГц. В качестве специальной технологической оснастки используют обкладки, образующие конденсатор.

Методы пропитки

•Пропитка намоточных изделий может быть открытой, горячим погружением, вакуумной, под давлением, комбинированной и ультразвуковой.

•Открытая пропитка заключается в погружении высушенных изделий в лак при температуре 120 С и атмосферном давлении. Она применяется в тех случаях, когда в пропиточный состав входит растворитель, обладающий большой летучестью, например полистирольный лак, в котором 90 % массы составляет бензол. Под действием гидростатического давления, создаваемого лаком, воздух вытесняется из пор и пустот внутри изделия до установления равновесного состояния. Прекращение выделения пузырьков свидетельствует об окончании процесса пропитки.

•Горячее погружение — самый простой и распространенный способ пропитки. Он состоит в погружении еще неостывших после сушки изделий (60—80 С) в лак. Однако горячее погружение, как и открытая пропитка, не обеспечивает глубокого проникновения пропиточного состава, так как некоторое количество воздуха остается в изделии.