Применяемых для герметизации ЭВС.

Разработано огромное количество неорганических и органических герметизирующих материалов, сведения о которых можно найти в отраслевых стандартах и специальной литературе. Каждый из них характеризуется комплексом электрофизических, тепловых и механических свойств. Кроме того, герметизирующие материалы должны обладать приемлемыми технологическими свойствами. Для органических материалов к технологическим свойствам относятся: оптимальная скорость отверждения, прочность сцепления с сопрягаемыми материалами (адгезионная прочность), максимальная степень полимеризации при конкретных условиях, легкость извлечения из форм (вместе с изделием после формообразования), возможность полимеризации при невысоких температурах без приложения внешнего давления (либо при минимальном давлении), минимальные усадки, отсутствие летучих веществ после формообразования, длительная жизнеспособность, нетоксичность и др.; а для неорганических – технологичность формообразования, требуемая паяемость или свариваемость, устойчивость к окислению и разным видам коррозии и др.

Основную часть материалов, применяемых для герметизации, составляют органические полимеры и композиции на их основе: термопластичные и термореактивные. Они характеризуются доступностью сырья, простотой переработки, широким диапазоном свойств, возможностью автоматизации ТП, экономичностью. К термопластичным материалам относятся линейные полимеры, обычно используемые без добавок, получаемые преимущественно полимеризацией, например, полиэтилен, полистирол, полиэтилентерефталат, полиамиды и др., обладающие обратимостью свойств при циклических нагревах и охлаждениях. Термореактивные материалы – это обычно пространственные полимеры (либо линейные полимеры с добавками), они претерпевают при нагреве необратимое изменение свойств, имеют более высокую нагревостойкость по сравнению с термопластичными и находят более широкое применение при герметизации изделий. Они образуются на основе полимеризационных или поликонденсационных органических веществ, например, фенолформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных, полиуретановых, кремнийорганических и других смол, материалов типа вулканизированного каучука, полиимида, политетрафторэтилена и др., а также их сочетаний.

Для герметизации используются и неорганические материалы, которые практически не адсорбируют влагу, обладают высокой нагревостойкостью и стойкостью к воздействию механических нагрузок, не выделяют летучих соединений. Из этих материалов изготавливают вакуумплотные корпуса (металлостеклянные, металлокерамические и др.) или наносят защитные покрытия (в виде легкоплавких халькогенидных стекол, окисных пленок кремния или алюминия, либо нитрида кремния и др.). Использование вакуумплотных корпусов усложняет общую сборку и герметизацию изделий, вызывает повышенный расход материала, затрудняет механизацию процесса. По этим причинам герметизация в вакуум-
плотных корпусах с использованием неорганических материалов применяется в тех случаях, когда к изделиям предъявляются особенно жесткие требования. Пленочные защитные покрытия имеют малую толщину (0, 5...10 мкм) и используются для стабилизации параметров полупроводниковых приборов и ИС на стадии их производства.

Герметизирующими полимерными материалами могут быть лаки, эмали и компаунды. Эмали и пропиточные лаки состоят из пленкообразующих веществ (масел, натуральных или синтетических смол) и растворителей, в которые при необходимости вводят разные добавки (пластификаторы, активаторы, катализаторы, сиккативы, антиоксиданты, фунгициды (противогрибковые вещества), тиксотропные добавки и др.), а в эмали, кроме того, вводят еще и красители (пигменты). Наибольшее распространение при пропитке катушек индуктивностей магнитопроводов, деталей из текстолита, гетинакса и стеклотекстолита нашли: алкидномеламиновый лак МЛ-92, алкиднофенольный лак ФЛ-98, кремний-органический лак КЛ-835, полиэфирноэпоксидпый лак ПЭ-933 и др. Все перечисленные лаки могут применяться и как покровные. Но для влагозащиты печатных плат (ПП), гибких кабелей, высокочастотных ячеек разработаны специальные лаки УР-231, ЭП-9114, ЭП-730, ФЛ-582, ФП-525. Однако высокое содержание растворителей в лаках не дает возможности получить хорошее заполнение пор и пустот, вызывает трудности при сушке, усложняет ТП, делает его пожаро- и взрывоопасным. Поэтому в последнее время их заменяют маловязкими составами без растворителей. К ним относятся эпоксидные (ЭПК-5, ЭПК-6), эпоксидно-метакриловые (КП-101, КП-103, ЭПМ-1, ЭПМ-2), полиуретановые (КТ-102) и другие пропиточные компаунды.

Компаунды представляют собой механические смеси, не содержащие растворителей, на основе полимерных материалов, отвердителей, наполнителей, пластификаторов, пигментов и других специальных добавок. Самое широкое распространение в электронной промышленности получили эпоксидные компаунды. Это связано с их высокими электрофизическими и физико-химическими свойствами: хорошей адгезией к различным материалам, малой усадкой (0, 4...0, 6%), высокой электрической прочностью, мало изменяющейся при увлажнении и нагревании, механической прочностью, малой влагопроницаемостью. При температуре 110 – 130°С у большинства эпоксидных компаундов ухудшаются электроизоляционные характеристики. Эластичные кремнийорганические компаунды типа Виксинт, Эластосил и другие имеют повышенную (до 250 °С) нагрево- и влагостойкость, низкие внутренние напряжения, многие из них отверждаются при комнатной температуре. Они применяются для влагозащиты полупроводниковых приборов, ИС, катушек индуктивности из микропроводов, магнитопроводов и др. Порошкообразные герметизирующие материалы на основе эпоксидно-кремнийорганических и полиэфирных смол обладают высокой технологичностью, могут наноситься высокопроизводительными автоматизированными методами (напылением, опрессовкой), быстро отверждаются (до 5 минут с последующей термообработкой), перерабатываются при малых удельных давлениях (0, 5 –
5 МПа). Они поставляются в готовом к применению виде, имеют длительный срок хранения, обеспечивают получение покрытий с широким диапазоном толщин (0, 2 – 3 мм). Для герметизации напылением используют порошкообразные компаунды ЭП-49С,
ПЭП-177, ЭПВ-10, для опрессовывания – порошкообразные таблетированные компаунды УП-2193, ЭПК-5, ПЭК-19, КД-2, быстроотверждающиеся опрессовочные компаунды
" премиксы" – КЭП-2, КФ-1, ЭКП-200, ЭФП-63. Герметизируют порошкообразными материалами гибридные ИС, трансформаторы, коммутационные и иные малогабаритные изделия, работающие в условиях тропического климата.

Пенокомпаунды – это газонаполненные полимерные материалы, имеющие ячеистую структуру, образованную замкнутыми порами. Вспенивание происходит под действием выделяющихся газов в результате взаимодействия компонентов полимера, после чего гранулы спекаются при 60 - 180°С. Их применение позволяет повысить тепло-, звуко- и электроизоляционные свойства изделий, а также влаго- и вибростойкость, устойчивость к действию масел, щелочей, грибковой плесени. В эту группу входят пенополиуретан
(ПУ-101Т, ППУ-ЗМ-1), вспенивающийся полистирол (ПСВ), кремнийорганический пенопласт (К-40), пеногерметики на основе кремнийорганических каучуков (Силпен, ВПГ-2), пеноэпоксиды (ПЭ-9, ПЭН-И-80К) и др.

Структура типового ТП герметизации.

Общая структурная схема реализации ТП герметизации ЭРК, сборочных единиц и ЭУ приведена на рис.17.1. Важно рассмотреть входящие в состав ТП основные его этапы.

Рис. 17.1. Типовой технологический процесс герметизации ЭУ и их конструктивов;
пунктиром показаны промежуточные этапы при герметизации с исполь-
зованием жидких или порошкообразных органических материалов.