Материал: Защита конструкций РЭС от воздействия влаги

привести к отказу полупроводниковых элементов ИС. Для крышек и выводов также используют такие дорогие и дефицитные материалы, как золото (покрытие), ковар. Метал-лостеклянными полыми оболочками можно герметизировать не только компоненты, но и блоки РЭС, например бортовое РЭС одноразового действия (рис. 4.18). Для улучшения теплоотвода от бескорпусных компонентов оболочка заполнена фторсодер-жащим веществом. Внешние выводы изолированы от металлического корпуса с помощью стеклянных изоляторов. Соединение крышки с основанием осуществлено неразъемным паяным или сварным швом.

Для изоляции от корпуса внешних выводов используют стекла и проводниковые материалы с близкими значениями ТКЛР, что позволяет получать герметичные металлостеклянные спаи, называемые согласованными, которые могут работать в широком диапазоне температур. Параметры некоторых материалов для металлостеклянных спаев приведены в табл. 4.7. Из табл. 4.7 следует, что для стекла С87-1 наиболее подходящим является платинит, а для стекол С48-1 и С49-2 — ковар (стоимость молибдена приближается к стоимости серебра). Платинит представляет собой двуслойный проволочный материал — на сердечник из ферроникеля (42% Fe, 59% Ni) нанесена оболочка из меди. Масса медной оболочки составляет 25...30% массы проводника. Стекла делятся на легкоплавкие (1100...1200 °С) и тугоплавкие (1200...1400 °С). ТКЛР легкоплавких стекол более 6∙10-6 оС-1, тугоплавких — менее 5,5∙10-6 °С-1. Стекло не спаивается ни с одним из металлов, так как чистая поверхность

Рис. 4.17. Металлостеклянный корпус типа 1210 (157.29-1)

Таблица 4.7

Параметры материалов для герметичных металлостеклянных спаев

Рис. 4.18. Конструкция герметичного бортового ЮС (США) (а) и его

внешний вид (б): 1—основание корпуса со стеклянными изоляторами и внешними выводами; 2— крышка корпуса; 3— керамическая соединительная плата; 4— стеклотекстолитовая соединительная плата; 5—подложка гибридной ИС; 6—стяжной болт; 7—эласто-мерный контакт для межплатной коммутации; 8—бутиловое покрытие крышки корпуса; 9— фторсодержащее жидкое вещество; 10— БИС; 11—гибкий печатный шлейф на полиимидной пленке

металлов не смачивается или плохо смачивается жидким стеклом. Металл, покрытый слоем оксида, смачивается при нагреве до температуры размягчения стекла (750...850 °С). Оксид частично растворяется в стекле и после охлаждения образуется герметичное соединение.

Ограниченно-разъемные полые оболочки. Для блоков объемом менее 3 дм3 при необходимости обеспечения небольшого (до 3...5 раз) числа разгерметизаций и повторных герметизаций (на этапе производства при настройке или на этапе эксплуатации при ремонте) используется регенерируемый паяный или сварной шов (рис. 4.19, 4.20).

Для вскрываемого паяного шва (рис. 4.19) размеры крышки блока должны быть меньше размеров корпуса. Для взаимной ориентации крышки и корпуса, а также для предотвращения попадания внутрь корпуса газов и флюса при пайке между крышкой и корпусом помещают резиновую прокладку, ширина которой на 0,2 мм больше ширины зазора между крышкой и корпусом. Выше прокладки располагают стальную луженую проволоку диаметром 0,8 мм. Для проникновения припоя зазоры между проволокой и стенками должны составлять 0,1...0,2 мм. Свободный конец проволоки выводится в паз, который расположен по всему периметру крышки. Назначение паза—создать условия для пропайки шва и разгрузить паяный шов от механических напряжений при изменении температуры внешней среды.

Рис. 4.19. «Книжная» конструкция блока РЭС четвертого поколения: а—общая компоновка: 1 — низкочастотный разъем; 2— крышка; 3—«ремень»; 4—сдвоенная ячейка; 5—стяжной болт; 6—кожух; 7—бобышка; 8— блок питания; б—конструкция паяного шва: 1— корпус; 2—резиновая прокладка; 3—стальная проволока; 4—паз по периметру

крышки; 5—крышка

Перед пайкой крышка и корпус из алюминиевого сплава покрываются многослойным покрытием, верхний слой которого представляет собой сплав олово — висмут. Покрытие облегчает также герметизацию гермовводов и опайку соединителей (например, высокочастотных). Чтобы не нарушалась герметичность шва, наружная поверхность паяного соединения не должна являться установочной и все элементы крепления блока должны располагаться на максимально возможном удалении от паяного шва. После запайки из блока откачивается воздух и он заполняется осушенным азотом (аргоном, гелием) под давлением 0,13 МПа, что в значительной степени уменьшает натекание окружающей среды в гермокорпус через микропоры. Данный вид герметизации обеспечивает работоспособность блоков в течение 8...12 лет. К недостаткам данного метода герметизации следует отнести: большую площадь,

увеличенный размер, а сварка осуществляется не по всей длине кромок, что позволяет удалять проваренный участок точением или фрезерованием с последующей повторной сваркой. Подвод теплоты при сварке может осуществляться лазером, электронным лучом, нагретой плазмой, электрическим током. Количество теплоты, которое необходимо

блоков компоненты, а также электрические связи и контакты. Для этого обычно используется технологический теплоотвод, основанный на поглощении выделяющейся теплоты за счет термоаккумуляции. Одна из конструкций подобных теплоотводов представлена на рис. 4.21. Его преимуществом является наличие резервуара с водой, теплоемкость которой на порядок выше теплоемкости меди. Это позволяет уменьшить габариты устройства. Повышение температуры те-плоотводящего элемента и связанного с ним корпуса блока может быть определено по формуле T=W/(mмсм + mвcв), где тм, тв—масса меди и воды соответственно, г; см, св— теплоемкость меди и воды соответственно [см= 0,39 Дж/(г∙К); св = 4,187 Дж/(г∙К)]; W—энергия, подведенная при сварке, Дж.

Герметизация соединителей. Особое внимание уделяется герметизации внешних электрических связей, осуществляемой с помощью металлостеклянных гермовводов (рис. 4.22), впаиваемых в стенку блока (рис. 4.23), опайкой соединителей (например, высокочастотных) по периметру, полимерной герметизацией низкочастотных соединителей (рис. 4.24). Гермовводы выполняются из ковара и согласованного с ним по ТКЛР стекла; наружная поверхность покрывается припоем. Для заливки разъемов в корпусе используются компаунд «Виксинт — Победа» или ПДИ-21. Корпус соединителя и печатная плата приклеиваются к корпусу гермоблока РЭС с помощью эпоксидного компаунда ЭЗК-6.

Использование полимерных материалов. В состав гермоблока может входить несколько десятков полимерных материалов: стеклотекстолит, содержащий полимерную связку; полиимидные, лавсановые и другие пленки; лакоткань; хлобчатобумажные и другие нитки; полимерная изоляция проводов; клеевые пленки; заливочные компаунды и т. д.