Файл: Галушко, А. И. Внутренние напряжения в герметизирующих компаундах радиоэлектронной аппаратуры.pdf

Тем не менее при прочих равных условиях целесо­ образно применить более спокойный режим отвержде­ ния с плавным изменением температуры, так как при этом отжигаются «закалочные» напряжения, которые являются дополнительной причиной растрескивания компаундов.

3.6. Применение в компаундах низкомолекулярных полимеров для снижения внутренних напряжений

Известно, что температура стеклования полимеров понижается с понижением молекулярного веса исход­ ного продукта [24]. Этот эффект проявляется при малых значениях молекулярного веса. Тс перестает зависеть от молекулярного веса, как только начинает проявлять­ ся гибкость молекулы, т. е. подвижность цепной моле­ кулы перестает зависеть от ее длины, когда она стано­ вится значительно больше длины сегмента.

Для оценки влияния молекулярного веса исходного продукта на величину контактного давления исследова­ но контактное давление эластомеров на основе каучука

лярного веса каучука действительно приводит к сущест­ венному снижению величины контактного давления и уменьшению углового коэффициента зависимости кон­ тактного давления от температуры кц. Одновременно происходит понижение температуры стеклования (табл. 3.9). Характерно, что изменение Тс и контактно­ го давления в значительно большей степени проявляется при переходе от молекулярного веса 15 000 к 30 000, чем при переходе от 30 000 к 60 000. Дальнейшее увеличение

70

ретическими положениями [24].

Обращает на себя внимание тот факт,-что компаунд СК.ТН-1 при всех значениях молекулярного веса каучу­ ка имеет чрезвычайно большой по сравнению с други­ ми компаундами угловой коэффициент контактного

Рис. 3.20. Температурная зависимость контактного давления ком­ паунда СК.ТН-1 на основе каучука СКТН с молекулярным весом:

давления. Резкий рост контактного давления при пони­ жении температуры обусловлен большим ТКЛР компа­ унда СК.ТН-1 в стеклообразном состоянии. Он в три раза больше ТКЛР эпоксидных компаундов без напол"- нителя и в два с лишним раза больше ТКЛР компаун­ да КТ-102. В результате уже при температуре 173 К контактное давление компаундов СКТН-1 и КТ-102 ста­ новится одинаковым и при дальнейшем понижении тем­ пературы компаунд СКТН-1 теряет свое преимущество.

В ходе испытаний обнаружен аномальный ход кри­ вой температурной зависимости контактного давления в области температуры стеклования. Аномалия заклю­ чается в изменении знака деформации и контактного давления, которое особенно четко выражено у компа­ унда на основе каучука с молекулярным весом 15 000 (рис. 3.20). Возможно, это связано с процессами кри­ сталлизации компаунда.

71

Таким образом, применение низкомолекулярных про­ дуктов можно рассматривать как один из способов сни­ жения внутренних напряжений.

В конструкциях с литой полимерной изоляцией для снижения внутренних напряжений применяются жесткие и эластичные демпферы.

Жесткие упругие демпферы изготавливают из поли­ мерных пленок, гофрированной бумаги, металлической фольги и других материалов. В конструкции демпферы размещаются таким образом, чтобы они создавали вокруг герметизированных деталей небольшие пустоты и полости, не заполняемые компаундом при герметиза­ ции детали. Пустоты п полости принимают на себя усадочные деформации и таким образом в значительной ■степени разгружают деталь от контактного давления.

Способы применения и конструкции упругих жест­ ких демпферов весьма разнообразны и дать обобщен­ ную оценку их эффективности затруднительно.

Эластичные демпферы изготавливают из резины, эластичных компаундов или пенопластов. Обычно они плотно прилегают к герметизированной детали. Это достигается технологическими приемами — окунанием, обволакиванием, нанесением демпфирующего слоя ме­ тодом вихревого напыления и т. п. Эффект снижения контактного давления достигается за счет того, что эластичный слой легко деформируется и предохраняет таким образом от деформаций герметизированную де­ таль.

Об эффективности эластичных демпферов известно, например, что слой силиконовой смазки толщиной 0,025, 0,062 и 0,087 мм снижает контактное давление на деталь на 30, 70 и 85% соответственно {47]. По данным автора [31], демпфирующая оболочка из компаунда GKTH-1 толщиной 0,5 мм позволяетпонизить эксплуатационную температуру ферритового сердечника, герметизированно­ го жестким компаундом, приблизительно на 80 К (см.

рис. 1.11).

Для защиты пермаллоевых сердечников от воздей­ ствия внутренних напряжений и давления обмоточного провода применяется их герметизация в жестких немаг­

72

нитных контейнерах. Сердечник помещается в тонко­ стенный контейнер и зазор между ним и стенками кон­ тейнера заполняется демпфирующим составом—эла­ стичным компаундом или смазкой типа ЦИАТИМ-201 и т. п. При конструировании контейнеров величину зазора между сердечником и стенками контейнера стре­ мятся сделать минимальной. Для нормальной работы контейнера толщина его стенок должна быть достаточ­ ной, чтобы выдержать без заметной деформации нагруз­ ки от натяжения проводов и контактного давления пропиточного компаунда, т. е. деформация стенок долж­ на быть меньше величины зазора. В этом случае можно считать, что контейнер полностью воспринимает на себя внешние нагрузки.

При некоторых условиях контейнеры не дают ожи­ даемого эффекта, не обеспечивают стабильной работы сердечников. Причиной неудовлетворительной работы может быть гидростатическое давление демпфирующего заливочного состава при температурах выше темпера­ туры заливки. Дело в том, что, герметизирующие кремнийорганические материалы и вообще эластичные ком'-* паунды имеют довольно большой ТКЛР — до 200-10~61/К и выше. При нагревании они интенсивно расширяются, достигая первоначального объема при температуре за­ ливки.

При дальнейшем повышении температуры их объем становится больше первоначального, что приводит к по­ вышению давления в контейнере. Этого давления ока­ зывается достаточно для изменения параметров сердеч­ ников из магнитно-мягких материалов. При прочих равных условиях эффект изменения параметров сердеч­ ников вследствие гидростатического давления в большей степени проявляется в случае вакуумной заливки герме­ тизирующего состава с полным удалением пузырьков воздуха, играющих роль компенсаторов расширения. ■

В качестве меры борьбы с внутренними напряже­ ниями можно рассматривать и рациональный подход к выбору размеров узлов РЭА, подлежащих заливке компаундом в монолитный блок. Как отмечалось выше, внутренние напряжения и дополнительные деформации, обусловленные разностью ТКЛР материала монтажной платы и компаунда, увеличиваются с увеличением гео­

платы. Следовательно, для снижения внутренних на­ пряжений целесообразно выбирать для монтажных плат материал с ТКЛР, близким к ТКЛР компаунда. Раз­ меры отливки должны быть уменьшены в том случае, если другие методы борьбы с внутренними напряжения­ ми не эффективны либо неприменимы.

И, наконец, следует помнить, что дополнительные деформации и напряжения имеют минимальную величи­ ну в геометрическом центре отливки. Поэтому при раз­ работке монтажной схемы нужно располагать наиболее чувствительные к давлениям элементы ближе к центру отливки.

Влияние на величину внутренних напряжении кон­ структивных факторов, таких, как толщина отливки и геометрические размеры элементов РЭА, рассмотрено в гл. 1 и не требует дополнительных объяснений.

Контейнеры и демпферы любого типа усложняют конструкцию и технологию и в некоторых случаях ухудшают электроизоляционные характеристики, влаго­ стойкость II другие существенные показатели. Поэтому применение их оправдано лишь в тех случаях, когда установлено, что для данного изделия не существуют или неприменимы другие методы снижения внутренних напряжений.

3.8.Релаксация внутренних напряжении в увлажненных

компаундах

Исследования внутренних напряжений, выполненные в работах [48, 49], показали, что роль релаксационных

74