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: 125

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

такими недостатками могут быть: низкие теплостой­ кость и термостойкость, горючесть, неусгочивость к ко­ ронным и искровым электрическим разрядам, снижение прочностных и диэлектрических свойств при эксплуата ­ ции в результате теплового и ионизационного старения. Плохая адгезия к металлам п другим материалам,' не­ высокая поверхностная твердость, склонность к необра­ тимым д е ф о р м а ц и я м под нагрузкой, высокий темпера­ турный коэффициент линейного расширения щ, низкая теплопроводность нередко являются причиной (повышен­

ной нестабильности геометрических п а р а м е т р о в

изделий

из

полимеров,

возникновения в их объеме внутренних

напряжений,

которые впоследствии могут

привести

к

растрескиванию.

 

 

Широкому

использованию элементоорганических и

неорганических полимеров препятствуют такие отрица­ тельные качества, к а к трудность получения на их основе сложных изделий с повышенной точностью геометриче­ ских параметров и высокой чистотой поверхности, хруп­ кость и пористость изделий, гидрофильность н ухудше­ ние их свойств вследствие у в л а ж н е н и я и загрязнения по­

верхности

,в процессе эксплуатации,

а т а к ж е

вследствие

ионизации

газовых

включений или

проникновения

влаги

в

поры.

 

 

 

 

 

 

 

 

Неизучешюсть

срока

службы изделий

из

полимеров

в

радиотехнических и электротехнических

конструкциях

т а к ж е может оказаться

серьезным препятствием

для их

использования. Вопросам изучения и повышения долго­ вечности в настоящее время уделяется серьезное внима­ ние, поэтому в б л и ж а й ш и е годы можно ожидать сущест­ венного повышения качества полимерных материалов, расширения объема их производства и потребления.

Ниже приводится примерный перечень сведении, необходимых конструктору и технологу РЭА при решении вопроса о возможности использования полимерного материала:

1.Аннотация.

2.Общие сведения о материале: наименование, состав, внешний вид, плотность, назначение, рекомендуемая область применения, воз­ можность серийного выпуска материала и его обеспеченность сырьем

отечественного производства. Рекомендации по методам переработки и по контролю параметров в процессе переработки. Мероприятия по технике безопасности и охране труда при подготовке и переработке полимерного материала, а также в процессе эксплуатации изделия из

него.

 

 

 

 

3.

Физико-технические

свойства:

электрические свойства

мате­

риала

pu , р„, е, tg б, £,ц)

в рабочем

диапазоне температур п

частот

3G

 

 

 

 


и в условиях повышенной влажности; теплофизическпе свойства (теплопроводность, теплоемкость, термостойкость и т. д.) в рабочем диапазоне температур; прочностные свойства при нормальной, по­

вышенной и пониженной температурах под воздействием

статических

и динамических нагрузок.

 

4. Дополнительные сведения по вакуумплотности;

устойчивости

к гамма и нейтронному облучению (т. е. сравнительная оценка элек­ трических и механических параметров до и после облучения); режи­ мам механической обработки; тепловому п ионизационному старе­

нию; дугостойкости; ползучести и абразивному истиранию; водо-кис- лото-щелоче-маслостойкостн и стойкости к органическим раствори­ телям и некоторым солям.

1.4.Полимерные композиции

Чистые полимеры в конструкциях РЭА имеют огра­ ниченное применение. Это объясняется как их большой

стоимостью, так и недостатками, о которых говорилось в предыдущем параграфе . Использование чистого поли­ мера должно быть технически оправдано и экономически обосновано. Особое значение чистьте полимеры . имеют в микроэлектронике, технике С В Ч , в производстве опти­ ческих деталей и световодов, в качестве диэлектрика конденсаторов или активного диэлектрика некоторых приборов, управляемых электрическим полем, светом, механическими усилиями. В конструкциях РЭА они мо­ гут применяться т а к ж е в виде тонких и ультратонкпх пленок и покрытий или в виде волокон в составе арми­ рованных полимерных материалов .

П р е о б л а д а ю щ е е значение в конструкциях Р Э А имеют полимерные материалы, сочетающие в себе свойства двух и более простых веществ — композиционные материалы.

Они открывают новые технические возможности как д л я дальнейшего совершенствования технологических процес­ сов, так и для микроминиатюризации Р Э А и повышения ее надежности . Большие преимущества дает использова­ ние в конструкциях Р Э А таких материалов, как фольгированные диэлектрики, керметы, пенопласты, электро­ проводящие и многие другие композиции.

Возможности создания композиций с необходимым комплексом технологических и эксплуатационных свойств практически неограничены. Композиционные материалы

многофункциональны, они могут удовлетворять

различ­

ным, порой д а ж е противоречивым, требованиям

конст­

руктора.

 

37


По технологическим признакам различают такие ком­

позиции:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— прессматериалы,

предназначенные д л я переработки

методами прессования;

 

 

 

 

 

 

 

 

— литьевые

пластики,

изделия

из которых

получают

литьем под давлением;

 

 

 

 

 

 

 

 

^-пропиточные

и

заливочные

компаунды

и

т.

д.

 

Некоторые композиции сгруппированы по составу:

 

— газонаполненные

материалы

(кроме

полимера

со­

д е р ж а т до 90%

газообразных веществ);

 

 

 

 

 

— керметы

(сочетают

в себе свойства

керамики и

ме­

т а л л а ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—магнитодиэлектрики

 

(состоят

из

ферромагнитных

порошков, роль связующего и диэлектрика

в них

выпол­

няют полимеры);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— стеклопластики

(включают

все

возможные

компо­

зиции на основе стекловолокнистых материалов и раз­ личных смол) .

К полимерным композициям молено отнести и много­ численные клеевые, герметизирующие составы, эмали, шпатлевки, замазки, пластикаты, резины, асбоцементы, миканиты и т. д.

Несмотря на то, чго в структуре и свойствах поли­ мерных композиций мы обнаруживаем существенные различия, в них можно выделить ряд общих закономер­ ностей. Анализируя различные композиции легко видеть, что независимо от состава любую композицию можно рассматривать как гетерогенную структуру, в которой наполнитель равномерно распределен среди упругой по­

лимерной

матрицы.

 

Связующее,

или

полимерная матрица, в процессе пе­

реработки

сообщает

композиции пластичность, формуе-

мость, а

в готовом

изделии обеспечивает необходимую

монолитность материала . Такие в а ж н е й ш и е свойства по­ лимерного материала, как термостойкость, долговеч­ ность, устойчивость к различным химическим реагентам, влаге, обусловлены главным образом природой полимер­ ного связующего. Сопоставление свойств различных ком­ позиций на основе эпоксидных смол (клеев, пенопластов,

компаундов,

прессматериалов,

эмалей,

стеклопластиков)

показывает,

что

всем им присущи

такие свойства, как

нерастворимость,

неплавкость,

повышенная химическая

и атмосферная стойкость, хорошие

электроизоляционные

свойства в

низкочастотном диапазоне,

достаточно высо-

38


кая прочность п т. д. В качестве связующего чаще всего применяют полиэфирные, эпоксидные, кремнийорганические другие смолы; в керметах и некоторых клеях роль связующего выполняют металлы .

Наполнитель,

как правило, обеспечивает

необходимые

прочностные свойства, а т а к ж е сообщает

композиции

ряд

специфических

свойств:

резистивные,

электропроводя­

щие, ферромагнитные,

антифрикционные

и т. д.

Д л я

ферромагнитных композиций наполнителями могут слу­ жить карбонильное железо, пермаллой, альсифер в виде

порошков; д л я

электропроводящих композиций — порош­

ки м волокна

меди,

графита,

серебра; д л я

антифрикци­

о н н ы х — тальк,

двусернистый

молибден, графит,

волокна

фторопласта-4,

полиамидные

волокна и т. д.; д л я

компо­

зиций с повышенной

прочностью — асбест,

стекловолок­

но, химические

и металлические

волокна, бумаги, ткани

и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

В состав

многих

композиций

наряду с

наполнителем

и связующим могут входить другие вещества в качестве отвердителей, катализаторов, пластификаторов, стабили­ заторов, красителей, смазок.

Н а основании результатов многочисленных исследо­ ваний полимерных композиций, проведенных в последние годы (22, 29 и т. д.], можно утверждать, что композици­ онные материалы не являются механическими смесями, а представляют собой сложные системы, в которых от­ дельные компоненты и химически и механически взаимо­ действуют. Известно, например, что вследствие возникно­ вения физико-химических процессов на границе раздела наполнитель — связующее свойства полимера — связую­ щего существенно отличаются от свойств чистого поли­ мера.

Закономерности изменения свойств полимерных ком­ позиций будут рассмотрены в гл. 3 данной брошюры на примере электропроводящих, газонаполненных и армиро­ ванных полимерных композиций, приобретающих в кон­ струкциях Р Э А все большее значение.

Многолетний опыт работы с полимерными материала ­ ми показывает, что с их помощью можно по-новому ре­ шать сложные радиотехнические задачи, получать прин­ ципиально новые устройства с лучшими технико-эконо­ мическими показателями . Так, использование эпоксидных и кремнийорганических композиций д л я герметизации полупроводниковых приборов дало возможность не толь-

39