Файл: Базарова Ф.Ф. Органические и неорганические полимеры в конструкциях радиоэлектронной аппаратуры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.06.2024
Просмотров: 136
Скачиваний: 0
пическоп прочностью, отсутствием остаточных деформа ций при статических нагрузках, устойчивостью к радиа ции, окислителям, химическим реагентам, плесени, тепло
вому и электрическому |
старению. |
Они могут |
работать |
в условиях глубокого вакуума, в |
мощных электромаг |
||
нитных полях, в полях ВЧ и СВЧ . |
|
|
|
Керамика неустойчива к динамическим нагрузкам, и |
|||
чаще всего она уступает |
в этом органическим |
полимер |
ным материалам . Поверхность керамических деталей
легко увлажняется и загрязняется, что |
нередко вынуж |
дает прибегать к таким дополнительным |
отделочным опе |
рациям, как лакировка, глазуровка, |
гпдрофобизацпя |
и т. д. |
|
Наибольший интерес для использования в качестве
тугоплавкого |
электроизоляционного |
и конструкционного |
|
материала |
представляет керамика |
чистых |
окислов. |
Сырьем д л я |
ее производства с л у ж а т |
различные |
искусст |
венно синтезированные окислы алюминия, кальция, маг
ния, циркония, |
бериллия |
и т. д. [9]. |
|
Корундовая |
керамика |
содержит |
до 99% окиси алю |
миния, характеризуется |
хорошими |
диэлектрическими |
свойствами и малыми диэлектрическими потерями при повышенных температурах, что дает возможность полу чать на ее основе изоляторы электронных ламп и другие детали ответственного назначения.
Бериллиевая керамика наряду с хорошими электро изоляционными и прочностными свойствами, стабильны ми вплоть до температур 600—800°С, водо- и кнслотостойкостью характеризуется высокой теплопроводностью, достигающей 36% от теплопроводности меди. Это дает возможность использовать е е ' в качестве термостойкой изоляции, если при этом необходимо обеспечить еще и хороший теплоотвод, т. е. для изоляторов запальных свечей, установочных деталей силовых транзисторов, ди
одов, обтекателей антенн, |
волноводов, |
коммутаторов |
|
печатных схем. |
|
|
|
Циркониевая |
керамика |
по свойствам |
приближается |
к корундовой керамике, но превосходит ее по термостой кости и по стабильности свойств в широком температур ном интервале.
Керамика на основе двуокиси тория характеризуется самой высокой плотностью и огнеупорностью, однако ее применение ограничено из-за большой стоимости и тех нологических трудностей, обусловленных необходимо-
04
стыо специальных мер защиты обслуживающего |
персо |
|||||
налаот воздействия |
радиоактивного |
газа, |
выделяюще |
|||
гося при обжиге. |
|
|
|
|
||
|
В технике |
высоких |
температур все возрастающее зна |
|||
чение получают т а к ж е |
керамические материалы на осно |
|||||
ве |
различных |
соединений металлов — нитридов, |
карби |
|||
дов |
и т. д. |
|
|
|
|
|
|
Некоторые свойства керамики чистых окислов описа |
|||||
ны в табл . 2.6. Более |
подробная информация |
дана |
в ра |
|||
боте (9]. На основе керамики чистых |
окислов получают |
нитевидные кристаллы с большой упругостью и прочно
стью на |
растяжение, |
тугоплавкие |
и химически |
стойкие. |
|
Их. используют для |
армирования |
пластмасс, |
металлов, |
||
цементов |
и многих |
других материалов с целью значи |
|||
тельного |
увеличения |
их механической |
прочности. |
||
|
|
|
|
Т а б л и ц а 2.6 |
|
|
Свойства |
керамики чистых |
окислов |
|
|
р |
|
|
а £ |
|
|
а. |
|
Материал |
>. К |
|
F- 2 |
§ 1 |
|
|
а. £ |
|
|
йЗ с |
|
|
Е я |
|
|
-5 га |
с >- |
|
а> с; |
|
|
Н с |
|
А1„03 |
2050 |
3,9 |
ВеО |
2570 |
3,02 |
MgO |
2800 |
3,58 |
СаО |
2570 |
3,35 |
ZrOa |
2700 |
5,6 |
Т Ю 2 |
3200 |
9,7 |
поТвердостьми нералогической шкале |
Теплопровод |
|
ность. |
||
Вт/(м-°С), при |
||
|
температуре |
|
|
100 "С |
1030 °с |
9 |
28,8 |
5,8 |
9 |
209 |
18,4 |
5,6 |
35 |
6,6 |
4,5 |
14 |
7,0 |
7,0 |
1,7 |
2,0 |
6,5 |
8,5 |
2,5 |
|
ГЬедел |
прочно |
|
сти |
МН/м» |
1/-С |
|
|
|
при |
при рас |
|
тяже |
|
|
сжатии |
|
|
нии |
|
|
|
|
8,4 |
3000 |
250 |
10,6 |
800 |
100 |
14,5 |
' 1400 |
100 |
13,8 |
—. |
— |
7,0 |
2000 |
150 |
10 |
1500 |
100 |
Абразивность, отсутствие пластичности, высокая тем пература спекания, необходимость1 тщательной очистки
сырья и его с л о ж н а я переработка, необходимость |
созда |
||
ния |
условий дл я безопасной работы с токсичными |
газа |
|
ми, |
выделяющимися при обжиге |
некоторых видов |
кера |
м и к и — вот те факторы, которые |
обусловили большую |
стоимость деталей из керамики чистых окислов и огра
ничили |
область их |
применения. Технологичность таких |
||
материалов может |
быть повышена за счет введения в их |
|||
состав |
различных |
плавней |
и других добавок, |
снижаю |
щих температуру спекания |
и повышающих пластичность |
|||
керамических масс, |
однако |
при этом заметна |
снижается |
5—358 |
65 |
термостойкость материала и ухудшаются прочностные и
электроизоляционные |
свойства. |
|
|
|
||
Классификация выпускаемых отечественной промыш |
||||||
ленностью керамических материалов |
и |
предъявляемые |
||||
к ним требования |
определены ГОСТ 5458—64 «Материа |
|||||
лы керамические |
радиотехнические». |
В |
работе |
[ I I ] по |
||
казаны |
взаимосвязь |
п взаимообусловленность |
электри |
|||
ческих |
параметров |
и строения керамических материалов |
сфизико-химическими процессами, происходящими в них
впроцессе переработки и при эксплуатации. Физические основы и свойства раднокерамнки описаны в работе [32].
3. М е т о д ы п о л у ч е н и я и с в о й с т в а п о л и м е р н ы х
ко м п о з и ц и й
3.1.Электропроводящие полимерные композиции
С о п о с т а в л яя электропроводящие полимерные компо зиции с металлическими проводниками, можно отметить такие их преимущества, как [33]:
-—высокая коррозионная стойкость;
— 'легкая обрабатываемость при изготовлении изде лий сложной ф о р м ы ;
—эластичность и гибкость;
—возможность эксплуатации при многократных де формациях;
— доступность и невысокая стоимость по сравнению
сметаллическими проводниками;
—возможность получения анизотропных структур. Эти и некоторые другие особенности электропрово
дящих |
полимерных композиций обусловливают все бо |
|
лее широкое их применение в производстве |
радиоэлек |
|
тронной |
аппаратуры . В новых разработках |
успешно |
применяются такие электропроводящие композиции, к а к клеи, цементы, пасты, эмали, эластомеры и пластмассы. Они д а ю т возможность заменить дефицитные цветные и драгоценные металлы и сплавы. Токопроводящие клеи, цементы, пасты используют при электрическом м о н т а ж е для получения внутренних соединений в схемах, д л я вос становления проводящих участков печатных схем, д л я
крепления активных элементов в гибридных |
схемах, д л я |
|||
радиочастотного |
экранирования, |
для монтажа выводов |
||
термочувствительных |
приборов |
(диодов, |
транзисторов |
|
и т. д . ), д л я создания |
надежного |
заземления радиодета |
||
лей и узлов, устанавливаемых на шасси [34, 35]. |
||||
Быстро отверждающиеся проводящие клеи использу |
||||
ют д л я ремонта |
печатных схем |
в полезых |
условиях и |
Б* |
67 |
в тех случаях, когда пайка неприемлема |
из-за возмож |
|
ности |
повреждения термочувствительных |
радиодеталей. |
Путем |
нанесения токопроводящего клея |
через т р а ф а р е т |
с последующей термообработкой клея можно получить недорогие электрические соединения на керамических и стеклянных подложках .
С помощью токопроводящих паст осуществляют креп ление и контактирование активных приборов в гибрид ных схемах. Крепление может производиться при ком
натной температуре, отверждение |
т а к ж е |
не требует |
вы |
|
соких температур, поэтому в местах контактирования |
не |
|||
возникает резких температурных перепадов, как |
это |
|||
имеет место при сварке |
и папке [36]. Поэтому параметры |
|||
активных и пассивных |
элементов |
при |
монтаже с |
по |
мощью полимерных композиций не изменяются. Прово дящие композиции удовлетворяют требованиям микро миниатюризации . С их помощью получают прочные сое
динения с |
низкими |
переходными |
сопротивлениями и |
|
становится |
возможной |
автоматизация |
монтажно-сбороч- |
|
ных работ. |
|
|
|
|
Твердые |
и эластичные и з д е л и я , |
из |
токопроводящих |
композиций находят применение в качестве нагреватель
ных элементов, в качестве |
з а з е м л я ю щ и х элементов, в ви |
||
де гибких экранов, в виде |
транспортных |
неэлектрнзую- |
|
щихся лент, обеспечивают |
безопасное термостатирование |
||
аппаратов |
и приборов. |
|
|
Краски |
и эмали используют в качестве |
антистатиче |
ских покрытий, в производстве эластичных датчиков и
мембран, |
фотопреобразователей. |
|
|
В любом случае токопроводящую композицию |
можно |
||
рассматривать как композицию, о б л а д а ю щ у ю |
изотроп |
||
ными или |
анизотропными свойствами. Р о л ь |
связующе |
|
г о — адгезива в них выполняют термореактивные |
(эпо |
ксидные, полиэфирные и др . ), а иногда и термопластич
ные |
смолы, а наполнителями с л у ж а т ацетиленовая с а ж а |
или |
тонкодисперсные порошки металлов (серебра, золо |
та, |
меди, алюминия и д р . ) . |
Исследования закономерностей изменения электро проводности композиционных материалов [33, 35] пока зывают, что в зависимости от состава композиции, от характера наполнителя, степени его диспергирования, химической природы адгезива и технологических режи мов она может изменяться в широких пределах. Д л я получения максимальной электропроводности необходи-
68
Мым условием является формирование цепочечных струк тур из частичек металла или сажи . На рис. 3.1 показано влияние содержания сажи на свойства электропроводя щей композиции. Видно, что удельное объемное сопро тивление композиции по мере увеличения количества са ж и значительно уменьшается. Скачкообразное уменьше ние pv при содержании сажи выше 30% можно объяснить качественным изменением структуры композиции, когда частички сажи, касаясь друг друга, образуют цепочечные структуры [33].
В композициях, наполнен ных металлическими порошка ми, образование цепочечных структур наблюдается только при концентрации наполнителя около 400—500 весовых частей на 100 в. ч. адгезива. Такие композиции характеризуются повышенными весом и стои мостью, меньшей прочностью и эластичностью. Экономически бол-ее выгодным оказывается использование анизотропных
проводящих композиций, в которых проводящие цепо чечные структуры формируются искусственно под воз действием внешнего электрического поля. Содержание
наполнителя при этом не превышает |
10—20 |
в. ч. на |
100 в. ч. адгезива. Полученные таким |
образом |
анизот |
ропные проводящие композиции о б л а д а ю т удельным со
противлением |
порядка |
Ю - 4 Ом • м |
вдоль цепочек и |
зна |
|||
чительно |
меньшим |
сопротивлением |
поперек |
цепочек. |
|||
Д л я |
того |
чтобы |
обеспечить сохранение |
цепочечных |
|||
структур в процессе производства и стабильность |
элек |
||||||
трических параметров- |
электропроводящих |
композиций |
в процессе эксплуатации, режимы технологического про цесса отрабатываются таким образом, чтобы не наруша лась цепочечная структура и чтобы степень отверждения адгезива была максимальной . Контроль полноты отверж дения может осуществляться путем измерения электри ческого сопротивления через равные промежутки време
ни. Н а |
основании полученных данных строят графиче |
||
скую |
зависимость |
электрического |
сопротивления от |
времени отверждения |
при постоянной |
температуре. Пол- |
69