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
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 'И 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