Электрическая изоляция, герметизация и герметики

Категория:
Производство радиоаппаратуры


Электрическая изоляция, герметизация и герметики

В настоящей главе в очень сжатом, почти энциклопедическом, виде систематизированы основные типы электроизоляционных, герметизирующих и конструкционных диэлектрических материалов, применяемых в настоящее время в радиоэлектронных и сильноточных электротехнических устройствах. К числу рассмотренных относятся некоторые виды неорганических материалов, а также значительно более обширная группа наполненных и ненаполненных органических полимерных материалов.

К числу важнейших из них относятся хорошая технологичность материалов, позволяющая легко перерабатывать их в процессе использования, высокие электрофизические, физико-механические и физико-химические параметры, а также ряд специальных свойств, например дугостойкость, радиационная стойкость, устойчивость к воздействию ионизации, способность работать в условиях вакуума. По таким основным показателям и характеризуются рассмотренные материалы и оцениваются области их применения.

Различные материалы в разной степени отвечают поставленным требованиям. Особенно существенные различия наблюдаются, как известно, между неорганическими и органическими полимерными материалами.

Неорганические материалы отличаются высокой нагревостойкостью, низким температурным коэффициентом расширения, высокими диэлектрическими свойствами, влагостойкостью и отсутствием или очень малым выделением летучих продуктов в процессе воздействия эксплуатационных температур. Некоторые из них имеют высокую теплопроводность (особенно керамика, содержащая окись бериллия).

Керамика и стекло находят широкое применение при изготовлении корпусов и подложек при производстве тонкопленочных и толстопленочных микросхем.; из керамики делают различного рода изоляторы, ламповые панели, различные прецизионные детали и др., а такой материал, как слюда со стеклянным связующим составом, используют в вакуумных системах в тех случаях, когда требуется устойчивость к воздействию ионизации и радиации. Основные трудности при использовании керамических материалов возникают при их механической обработке. В этом отношении большими преимуществами обладает материал из слюды со стеклянным связующим составом.

Обширную область применения имеют органические полимерные материалы. Это объясняется большим разнообразием технологических приемов их переработки (пропитка, заливка, литье под давлением, распыление и т. д.) и возможностью регулирования в широком диапазоне практически всех наиболее важных технологических и эксплуатационных свойств. Наиболее важными параметрами полимерных материалов являются уровень электрических и механических свойств, теплостойкость, влагостойкость, нагре-востойкость, количественный и качественный состав летучих продуктов, выделяемых при воздействии эксплуатационных температур.

Широко используются органические полимеры при изготовлении электроизоляционных материалов. Во многих случаях такие материалы выполняют функции основного диэлектрического барьера в электрических аппаратах и машинах (гильзовая изоляция в электродвигателях, межслоевая и витковая изоляция в трансформаторах, изоляция проводов и т. д.). Эти материалы должны иметь высокую электрическую прочность, высокое электрическое сопротивление, малое значение тангенса угла диэлектрических потерь и высокие ‘механические свойства в течение всего предполагаемого периода эксплуатации.

На основе органических полимерных материалов изготавливают печатные платы, многослойные платы; они служат гибкой подложкой при создании тонкопленочной металлической разводки. Такие материалы также должны иметь высокие электрические и механические свойства, обладать высокой влагостойкостью и устойчивостью к воздействию травителей.

К некоторым материалам предъявляется ряд специальных требований, определяемых условиями их эксплуатации (например, дугостойкость, способность не поддерживать горение).

Существенным недостатком полимерных материалов является Их относительно низкая теплопроводность. Однако и этот параметр можно регулировать в широких пределах путем создания композиций из полимерной основы и различных неорганических наполнителей. Так, теплопроводность материала во много раз становится выше при добавлении в него в качестве наполнителя кварца, окиси бериллия или окиси алюминия.

Особую группу составляют полимерные герметизирующие материалы. С развитием таких отраслей промышленности, как электронная и радиоэлектронная, и в связи со стремлением к миниатюризации аппаратуры требования к таким материалам непрерывно повышаются. Это связано с разработкой и использованием компонентов, чувствительных к воздействию различных внешних факторов (полупроводниковые структуры, пленочные резисторы и конденсаторы). Поэтому основное назначение герметизирующих материалов заключается в защите изделий от влияния окружающей среды, в первую очередь от влаги и атмосферных загрязнений. При этом обязательно предполагается, что сами материалы также не оказывают влияния на параметры герметизируемых изделий. В связи с этим для герметизации изделий используются материалы, содержащие минимальное количество ионогенных примесей, обладающие высокой термостабильностью и высокими механическими свойствами.

Часто защита конструктивно выполняется в виде двух слоев: внутреннего, выполняемого из химически чистого эластомера и примыкающего непосредственно к поверхности изделия, и внешнего, выполняемого из жесткого и механически прочного полимера. Введение такого подслоя позволяет существенно уменьшить механические напряжения в конструкции и снизить требования к химической чистоте материала внешней оболочки.

Для нормального функционирования герметизированных электронных компонентов и изделий герметизирующие материалы должны обладать также и высокими диэлектрическими свойствами и их стабильностью при воздействии эксплуатационных’ факторов. Вследствие большого комплекса разносторонних требований к герметизирующим материалам правильный их выбор представляет собой одну из наиболее трудных и сложных задач из рассмотренных в этой главе.

Приведенные сведения в большинстве своем являются достаточно хорошо известными. Тем не менее некоторые из них представляют существенный интерес, особенно такая характеристика материалов, как их способность выделять летучие продукты. Этим параметром характеризуются практически все описанные материалы. Совершенно справедливо отмечается, что обильное выделение из материалов летучих продуктов при воздействии эксплуатационных температур приводит к выходу из строя тех изделий, в которых они используются. В частности, эксплуатация открытых электродвигателей в небольших по объему помещениях или в замкнутом пространстве, когда атмосфера насыщается летучими продуктами, приводит к ускоренному износу щеток. Летучие продукты приводят к коррозии контактов и выходу их из строя.

Классификация материалов по их способности выделять летучие продукты основана на большом опыте их исследования и эксплуатации. Важность этого параметра подчеркивается тем обстоятельством, что большинство рекомендаций по применению материалов касается тех мероприятий, которые необходимо соблюдать, чтобы исключить выделение летучих продуктов из материалов в условиях эксплуатации. В этом несомненно, заключается актуальность и своевременность приведенных сведений и ценность рекомендаций по применению материалов. Следует поэтому не исключать такие материалы из состава изделий, а организовывать и соблюдать организационно-техни-ческие\мероприятия по их правильному выбору и применении^.

Термостабильность материалов имеет значительно более существенное значение при их использовании в радиоэлектронной аппаратуре. К сожалению, данные по выделению из материалов летучих продуктов приведены в книге в самом общем виде с указанием их вредного влияния лишь на работоспособность щеток электрических машин и контактных соединений. В действительности же в зависимости от природы и химического строения летучих продуктов характер их воздействия на отдельные элементы аппаратуры может быть самым разнообразным. Они могут диффундировать в защитные покрытия компонентов и приводить к набуханию или к деструкции покрытий, при конденсации летучих продуктов возможно значительное повышение токов утечки и т. д.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум