соизмеримы с толщиной диэлектрика, и примеси, noiia* дающие из воздуха, резко ухудшают электрические характеристики изоляции изделий. Особенно высокая культура производства и чистота исходных материалов требуются при герметизации полупроводниковых приборов, так как характеристики полупроводниковых конструкций во многом определяются концентрацией примесей в материале и комплексом его физико-химических и электрических свойств (примеси в связующем н других компонентах защитного состава, влагопроницаемость, усадка, ТКЛР, удельное сопротивление при увлажнении и повышенных температурах, изменение характеристик в процессе старения и т. п.).

Кроме того, в зависимости от назначения и приме- нения герметизирующих материалов к последним могут предъявляться специальные требования, например, способность перерабатываться определенным методом и т. п.

Вследствие этих разнообразных требований в электронной технике применяется большое количество герметизирующих материалов, относящихся к разнообразным группам веществ, которые в изделиях могут применяться как самостоятельно, так и в сочетаниях между собой.

Сложность конструкций РЭА требует строгого выбора герметизирующих материалов, так как неправильно выбранный материал может привести к снижению надежности изделия, а иногда и выходу из строя. Поэтому вопросу выбора и применения герметизирующих материалов должно придаваться огромное значение.

1-5. КЛАССЫ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Из многих различных классов материалов полимерные лучше всего способны обеспечивать герметизацию сложных конструкций и сообщать последним необходимые свойства при доступных технологических условиях.

Основную массу материалов, использующихся для герметизации, составляют органические полимеры и композиции на их основе. Из них наибольшее применение меют термореактивные материалы и в меньшей степени термопластичные.

Герметизацию элементов радиоэлектронной аппаратуры осуществляют в ряде случаев также неорганическими материалами, такими, как керамика, стекло и т. п. Как правило, ими пользуются в случае высоких рабочих

температур изделий либо при необходимости особых электроизоляционных (показателей (например, высокое значение е), которые не могут обеспечить органические полимерные материалы. Неорганические герметизирующие материалы в настоящей работе не рассматриваются.

Термопластичные материалы. В подавляющем большинстве случаев термопласты являются высокочаетот-ными диэлектриками, обладающими высокими механическими свойствами.

К числу наиболее важных из них относятся такие по-лимеризационные пластинки, как полистирол, полиэтилен, фторопласты и др.

Их диэлектрическая проницаемость колеблется от 2,3 до 2,5, а тангенс угла диэлектрических потерь от 0,0.002 ,до 0,0005 при частоте 10 Гц, в связи с чем они применяются в качестве электроизоляционных материалов для различных ультракоротковолновых установок.

Недостатками, ограничивающими область применения большинства термопластов, являются пониженная нагревостойкость и у некоторых малая стойкость к.растрескиванию (полиэтилен, полистирол).

С целью улучшения физико-механических свойств и перерабатываемости термопластов применяют ряд методов их модификации: сополимеризацию, блок-сополиме-ризацию, радиационное облучение и др., а также механическое совмещение нескольких полимеров.

Установлено, что повышение нагревостойкости, теплопроводности и стойкости к растрескиванию достигается введением в полиэтилен, полиамиды, полипропилен и другие полимеры тонкодисперсных добавок (например, аэросила, двуокиси титана, дисульфида молибдена, стекловолокна, кварца и др.), которые являются не только наполнителями, но и искусственными зародышами кристаллизации, центрами образования сферолитов (структурообразователями).

iBведение в полипропилен пластификаторов, таких^ как полиизобутилен и особенно бутилкаучук, увеличивает его морозостойкость до минус 50-60°С.

Наполнение полиамидов стекловолокном и дисуль* фидом молибдена повышает их теплостойкость на 50- 70 iC.

Важным свойством термопластов является технологичность- возможность переработки в изделия прогрессивными методами литья под давлением.- Кроме того.

термопласты перерабатываются также прессовйнием 8 охлаждаемых пресс-формах, сваркой, апылением и т. п.

Высокие электроизоляционные свойства, гибкость и малый коэффициент влагопроницаемости определили важную область применения ряда термопластов в качестве изоляции подводных-и высокочастотных кабелей и изделий. Полистирол, обладая исключительно высокими электрическими свойствами радиационной стойкостью, имеет недостатки: малая теплостойкость, сравнительная хрупкость и склонность К старению, приводящая к образованию трещин.

Насыщенные полимерные углеводороды, например полиэтилен и полистирол, а также полиэфиры типа ме-такрилатов и др., могут иметь в структуре поперечные связи, т. е. являться термореактивными пластическими материалами. Некоторые из них в виде фторополимеров с небольшим молекулярным весом используются при герметизации в виде компаундов и лаков.

Фторопласты'- высокомолекулярные продукты полимеризации тетрафторзтилена или трифторхлорэтилена, а также продукты сополимеризации различных фторированных углеводородов.

Своим внешним видом и скользкой поверхностью эти полимеры напоминают парафин, имеют очень низкий по отношению к большинству материалов коэффициент трения.

Термическая стабильность политетрафторэтилена (фторопласта-4) высока; его электроизоляционные и механические свойства при длительном воздействии температуры до 200°С мало изменяются. У фторопласта-4 диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь являются одними из самых низких и стабильных при высоких температурах при всех частотах, однако серьезным недостатком их применительно к герметизации является отсутствие адгезионных свойств.

Из всех известных материалов фторопласты наиболее влагостойки и менее подвержены воздействию агрессивных сред.

Для нанесения поверхностных влагостойких и антиадгезионных покрытий используются водные суспензии и порошки фторопластов, спекаемые при высоких температурах. Применяются также лаки и эмали на основе некоторых фторопластов (ВЛ-1, ФП-5105).

Путем модификации плавких фторопластов Ф-42, Ф-26, Ф-23 и др. эпоксидными композициями получены

новые эпоксифторопластовые материалы, сочетающие ценные свойства полимеров обоих типов (электроизоляционные свойства, влагостойкость, антифрикционность фторопластов и адгезионные и механические характеристики эпоксидов) [40].

Полиамиды. - высокомолекулярные гетероцепные соединения, в полимерной цепи которых содержатся амидогруппы, разделенные метиленовыми мостиками. Они получаются поликонденсацией двухосновных органических кислот с алифатическими и ароматическими диаминами, а также путем ступенчатой полимеризации лак-тамов.

Полиамиды по ряду основных свойств структуре разделяют на две труппы. К первой группе относятся однородные полиамиды, у которых макромолекулы построены из звеньев одинакового вида (капрон, анид, полиамид 610 и др.), ко второй группе относят смешанные полимеры, макромолекулы которых построены из звеньев двух или более видов (полиамид 54 ,и др.).

Недостатком алифатических полиамидных смол является большая зависимость их электроизоляционных свойств от температуры (увеличение tg б и снижение pv С повышением температуры). Для некоторых из них, например капрона, характерна низкая влагостойкость.-

Стабильность размеров изделий из полиамидор, а также их механическая прочность находятся в большой зависимости от влажности и температуры. С повышением влажности твердость, разрушающее напряжение при изгибе и модуль упругости полиамидов снижаются, а ударная вязкость возрастает.

Размеры изделий из полиамидов изменяются р среднем на 0,35-0,37% на каждый процент поглощенной влага.

Сравнительно малая вязкость полиамидов в расплавленном состоянии позволяет не только изготавливать >из НИХ методом пресс-литья тонкостенные (до 0,3 мм) каркасы катушек, но и герметизировать обмотки отдельные узлы.

Для этой цели обычно применяются алифатические полиамиды типа П-бЮ, анида и др.

Полиамиды, получаемые из ароматических кислот и диаминов, отличаются от алифатических значительно более высокой нагревостойкостью и меньшей зависимостью свойств от температуры. К ароматическим

полиамидам относится, например, фенилон С-1 (ТУ 6-05-221-101-71), С-2 (ТУ 6-05-221-226-72) и др.

Поливинилхлорид .применяется в виде непластифици-рованного или слабо пластифицированного материала, а также в виде пластифицированного .сополимера для изготовления оболочек кабелей, проводов, изоляционных трубок и т. п.

Поливинилхлорид труднорастворим, обладает способностью к дальнейшему хлорированию, образуя .перхлорвинил, который растворяется значительно лучше в ацетоне, хлорбензоле, тетрахлорэтане и др. Перхлорвинил обладает лучшей адгезией и влагонепрони-цаемостью, в связи с чем .применяется в .производстве антикоррозионных лаков, клеев и .шпатлевок.

Сополимеризация винилхлорида с винилацетатом, метилметакрилатом, хлористым винилиденом повышает характеристики поливинилхлорида, сообщая ему адгезионные свойства, повышая термостабильность, регулирует вязкость растворов и расплавов. Из .поливинилхлорида и пластификаторов готовят различные суспензии (органозоли), которыми покрывают (обволакивают) изделия с последующей запечкой, образующей однородный пластикат.

Толщина нанесенного пластификата может регулироваться изменением вязкости суспензии или температурой изделия, на которое наносится суспензия. Покрытие обладает укрывистостью на углах и обеспечивает хорошую герметизацию.

Изменением количества поливинилхлорида и типа пластификатора получают покрытия с широким диапазоном твердости и гибкости, что дает возможность широкого использования этого материала в целях герметизации изделий с невысокой рабочей температурой.

Полиэфиры. К термопластичным полимерам сложно-эфирного типа относятся гетероцепные полимеры, получаемые поликонденсацией двухосновных кислот с двухатомными спиртами. К ним относятся, например, поли-этилентерефталат (лавсан), применяемый в виде пленок и .конструкционного материала, ароматические полиэфиры-полиарилаты, применяемые в виде пресс-материалов, пленок и лаков с высокой нагревостойкостью. Близки к полиарилатам по .свойствам и областям применения поликонденсационные .полимеры типа простых полиэфиров, к которым относятся полифениленоксид (арилокс), поликарбонаты (дифлон) и др.

Йолиимиды явлйютсй новым классом высокотемнерй-турных термопластов. Получаются они в результате реакции поликонденсации диангидридов .лоликарбоновых кислот с ароматическими диаминами. На их основе выпускаются пластмасса, например ПМ-67, лак ПАК-1, пленки ПМ и др., обладающие высокими электроизоляционными и механическими свойствами, а также влагостойкостью и устойчивостью к действию химических реагентов и радиации.

iB табл. 1-4 приведены электрические и механические свойства термопластов, в том числе термостойких, применяющихся И перспективных к применению в радиоэлектронной промышленности.

К термопластичным относятся также воскообразные материалы, асфальты, битумы и эфиры целлюлозы.

Воск обладает хорошими электрическими свойствами и высокой влагостойкостью. Он достаточно прост в использовании и относится к первым материалам, нашедшим применение в герметизации, однако низкая температура плавления позволяет использовать его при температуре не выше 60°С.

Свойства воска можно модифицировать, для чего его сочетают с природными и синтетическими смолами, полимерами, пластификаторами, битумами и неорганиче-ским>и наполнителями.

Асфальты и битумы близки по свойствам воску, а эфиры целлюлозы по электрическим свойствам ему уступают. Они применяются как конструкционные и изоляционные материалы главным образом в технике слабых токов. Недостатком их является низкая теплостойкость по Мартенсу, однако рабочая температура несколько выше, чем у воска. По механической прочности они значительно лучше воска, но уступают ему по влагостойкости.

Наилучшими механическими свойствами, особенно при низкой температуре (-40°С), обладает простой эфир-этилцеллюлоза. Она .способна справляться с во-сками, в связи с чем находит применение в некоторых компаундах [41-43].

Термореактивные материалы. Термореактивные материалы образуются преимущественно на основе ноликон-денсационных смол. В большинстве случаев они характеризуются более высокой нагревостойкостью в сравнении с термопластами и находят широкое применение для герметизации изделий.

Термопласты

Диапазон рабочих температур, °C Плотность, кг/м= Водопоглощение за 24 ч, % Температурный коэффициент линейного

расширения в интервале температур

от 20 до 200°С -С- Твердость по Бринеллю. МПа Усадка, %

Ударная вязкость. кД?с/м=: при 20°С

после воздействия относительной влажности 95-98% и температуры +40°С в течение В6 сут Радаушающее напрягкение при изгибе,

при 20°С

после воздействия относительной влажности 95-98% и темперагуры -Ь40°С в течение 56 сут Удельное сопротивление, Ом-м: при 20°С

после воздействия относительной влажности 95-98% в температуры +40*С в течение 56 сут,

-60-Ц50 1350 2.5

(1,5-3,0). 10-S

1,9-2,5 0.4-0,6

150,0 95.0

2-10 1-10

-60+160 1360 2,5

(1,5-3,0)-10-

1,9-2.5 0,2-0,6

35 30

170,0 100,0

МОИ 2-10

- 0-ИШ 1020 0,19 1.10-*

0,75 1.1

89 84

57,5 48,0

6-10 2-10

60-1-100 1390-1420

0,2 8.1-Ю-

2.0-2,5 1,5-3,5

100 100

100,0 100,0

МО2 МО

100+135 1200 0,1

(6-7). 10-5

1,5-1.6 0,6-0,8

130 130

100,0 100,0

МО! мои

Сбойства

Диапазон рабочих температур. С Плотность, кг/м Водопоглощение за 24 ч, % Температурный коэффициент линейного

расширения в интервале температур

от 20 до 200°С, °С-1 Твердость по Бринеллю, МПа Усадка, %

Ударная вязкость. кДж/м :

при 20С I

после возДейстеия отнЬсительвой влажности 95-98% и температуры +40 С в течение 56 сут Р^р^шающее напряжение при кагибе,

при аос

после воздействия относительной влажности 95-98% и температуры +40°С в течение 56 сут Удельное сопротивление, Ом-м:

при 20С

после воздействия относительной влажности; 95-98% и температуры +40°С в течение 56 сут

-60+150

0,01 1,2-10-*

0,9-1,1 2,5-3,0

5-7 по Шарпи с надрезом

>5-10 >5-10

-60+150 1060 0,06 9-10-5

1,23 0,6±0,1

30 30

100,0 110,0

>6-1№

-60+150 1300-1320

0,02 7,0-10-

0,95-11,0 1,2-1,5

15-30

5,80,0-95,0

104-10=

Свойства

1ё

Полиарилаты

Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 10в Гц:

пря20°С

после воздействия относительной влажности 95-98% и температуры +40°С в течение 56 сут

Диэлектрическая проннцаемпсть при частоте 10 Гц:

при гсс

после воздействия относительной влажности 95-98% и температуры +40°С в течение 56 сут

Электрическая прочность, МВ/м: нри20°С

после воздействия относительной влажности 95-98% и температуры +40°С в течение 56 сут

0,0005 0,0005

2,2 2.2

25 25

0,0006 0,002

2,7 3,0

0,02-0,0)

3,3-3.5

12-17

0,006 0,012

20,7 20,2

* В диапазоне температур от -70 до 140°С. При 103 Гц

*** Изгибающее напрчжение при заданной величине пээгиба, разнэй 1,5 толщшы обрица.

0,0002 0,02*

3,6** 3,6*

0,02 0,03

2.7 4,5

20 20

0,02 0,04

Е-,2 6,5

25 23