Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Материалы электрических и электронных узлов




Приборной аппаратуры

 

Наиболее применяемым материалом в электрических и электронных узлах приборного оборудования является медь и ее сплавы - латуни, бронзы, медноникелевые , молибденомедные и др. Обладая высокими значениями электропроводности и теплопроводности, медь устойчива к воздействиям щелочей, имеет высокие пластические свойства. Удельное сопротивление меди при 200С равно 1,7 . 10 -6 Ом.см, коэффициент теплопроводности 380 - 390 Вт/м.К. Медь и латуни обрабатываются всеми способами пластического деформирования, хорошо паяются мягкими и твердыми припоями.

По химическим свойствам медь - малоактивный материал. Окисляясь на воздухе, она покрывается пленкой оксида. Под воздействием углекислоты, кислорода и влаги, на деталях из меди и медных сплавов, образуется слой сульфата или хлорида меди. Медь корродирует под воздействием аммиака в условиях влажного теплого климата. Исключение составляет бронза. Бронза имеет высокую коррозионную стойкость в тяжелых климатических условиях и не требует защитного металлического покрытия. Кроме того, бронзы обладают высокой упругостью, тепло- и электропроводностью. Это особенно относится к бериллиевой бронзе, часто применяемой для изготовления пружин и упругих контактодержателей.

Латунь в профессиональной аппаратуре применяется только с покрытием, так как корродирует при повышенной влажности воздуха и температуре свыше 300С. Вызывает коррозию латуни и контакт с термопластами.

Проводники, контактные элементы (лепестки, штыри, гнезда и т.п.) , теплопроводные элементы (радиаторы, шины, тепловые разъемы и т.п.), провода обмоток электрических изделий, элементы микроэлектронных узлов - вот далеко не полный перечень областей применения медных и латунных материалов.

Следующим материалом, входящим в перечень наиболее применяемых конструкторами электронной аппаратуры является никель. Никель и его сплавы применяются как материалы конструктивных элементов в основном на уровне микроэлектронных узлов. Этот факт объясняется тем, что никелевые сплавы характеризуются заданным ТКЛР , значения которого можно изменять в широких пределах, меняя содержание никеля.

Никелевые сплавы применяются при конструировании деталей корпусов микроэлектронной аппаратуры и в качестве подслоев подложек микросборок и монтажных оснований микроблоков и многоуровневых электронных структур. Наиболее широко используются сплавы 36Н (инвар), 29НК (ковар), 42Н, Kevlar и др.

Представляют интерес для конструкторов молибденомедные сплавы (например, МД15НП), которые имеют практически полное согласование по ТКЛР с алюмооксидной керамикой.

В качестве основных материалов конструкций рамок функциональных узлов, обеспечивающих вибропрочность и эффективный теплоотвод, используют алюминиевые сплавы АМг, АМц, В95 (значения коэффициентов теплопроводности 160 - 180 Вт/м . К, предела прочности при изгибе (520-560) . 10-6 Па).



Для монтажных оснований электрических и электронных узлов приборной аппаратуры, в том числе для конструкций печатных плат, используют фольгированные и нефольгированные диэлектрики: различные слоистые пластики, фенопласты, фторопласты, полиамиды, лавсан, полиимиды, керамику, композиции органических диэлектриков с неорганическими наполнителями и др.

Диэлектрики для печатных плат состоят из наполнителя ( бумага, хлопчатобумажная ткань, стеклоткань) и связующего вещества - синтетической смолы. Из фенопластов широко применяется пресс-материал АГ-4 (АГ-4С), обладающий высокой прочностью и широким диапазоном температуры эксплуатации (-60...+1200С). Основное применение пресс-материалов - различные конструкции соединителей (разъемов), монтажных колодок, рельефных плат.

У фторопласта-4 еще более широкий температурный диапазон эксплуатации (-100... +250 0 С), он холодостоек ( сохраняет эластичность при -100 0 С), тангенс угла диэлектрических потерь не более 0,0008 при частоте 106 Гц, диэлектрическая проницаемость не более 2,7. К недостаткам этого материала следует отнести его высокую стоимость, сложность изготовления конструкций монтажных оснований, низкую прочность сцепления фольги с основанием.

Материалы монтажных оснований. Продолжающийся процесс быстрого развития технологии и производства высокоинтегрированных электронных систем приводит к необходимости формирования новых многослойных структур с прецизионной геометрией. Многослойность и композиционность современных и перспективных монтажных оснований объясняется большим числом постоянно растущих противоречивых требований (прочность, теплопроводность, диэлектрические характеристики, ТКЛР, плоскостность, влагопоглощение, технологичность и др.) [3,27,30]. Современные высокоинтегрированные электронные системы частично или полностью работают на высоких частотах, при которых особая роль отводится системе межсоединений, так как она может стать лимитирующим фактором и искажать характеристики системы. Задержки в межсоединениях тесно связаны с протяженностью трасс, плотностью монтажа схемы, а также скоростью распространения сигнала, которая, в свою очередь, зависит от диэлектрической постоянной базового материала.

К числу многослойных структур, используемых в качестве материалов оснований для технологии поверхностного монтажа, можно отнести: платы из слоистых диэлектриков с металлокордом; волоконно-смоляные (графит, стекловолокно, кварц, кевлар, полиимидные смолы); полиимидные платы с медь-инвар-медным кордом; кремнийсодержащие платы с металлическим кордом; многослойные керамические структуры; многослойные пленочные структуры. Необходимо отметить, что конструктивно-технологические решения изготовления плат для поверхностного монтажа приближаются к методам микроэлектроники. Это касается широкого применения кремниевых и керамических многослойных многокристальных модулей с толсто- и тонкопленочной технологией, применения волоконно-армированных материалов, цианат-эфирных систем и др. [27,30].

Большинство проблем монтажных оснований решаются применением плат с металлокордом или как часто их называют металлических плат. Платы с металлокордом имеют два основных структурных компонента: металлическую пластину и диэлектрический слой. Наиболее широко для поверхностного монтажа используются металлические пластины толщиной 0,1 – 1 мм из инвара, плакированного с двух сторон медью, молибдена, алюминия, титана, стали и др. В качестве материала диэлектрического слоя используются оксиды и эмали, например, из кремнийсодержащих порошков, стеклующихся с образованием эмали при температуре 800 – 900 0С.

Для многослойных структур под поверхностный монтаж применяют металлокорд (Alloy-42, молибден, ковар, медь-инвар-медь, фарфор-инвар-фарфор) и стеклоэпоксидные и стеклополиимидные диэлектрики. Основными технологическими вопросами при формировании таких структур являются: подбор пары «металл-диэлектрик» по ТКЛР, обеспечение необходимой адгезионной прочности сцепления диэлектрического слоя с металлом по всей поверхности платы, достижение хорошего качества покрытия на металле (шероховатость меньше 0,063, отсутствие трещин и других дефектов поверхности).

Современными материалами, применение которых для гибких печатных плат и многослойных структур на металлических и керамических теплоотводящих основаниях, являются полиимидные пленки марок ПМ и ПФ, а также материал Kapton. Полиимиды характеризуются высокой стойкостью к высоким и низким ( до -269 0 С) температурам, стойкостью к агрессивным средам, безусадочностью, высокими механическими свойствами. Деструкция полиимида происходит при 400 0 С.

Выбор материала монтажного основания с учетом конкретных требований к конструкции и ее особенностей рассмотрен в подразделе 4.6.3.

Керамические материалы служат для изготовления корпусов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, вакуумплотных переходных изоляторов, подложек, микроплат и крупноформатных оснований слоев многоуровневых структур электронных узлов. Керамические материалы нагревостойки, влагостойки, обладают высокими диэлектрическими свойствами и стабильной механической прочностью в широком диапазоне температур. По своим характеристиками к керамическим материалам приближаются ситаллы, брокериты и поликоры. Ситалл - промежуточный продукт между стеклом и керамикой, хорошо обрабатывается и полируется.

Характеристики керамик, ситаллов и стекол даны в таблицах прил.5 и 6.

Для монтажа кристаллов микросхем в бескорпусном исполнении, чувствительных элементов датчиков, используют металлические тонкие проволоки диаметром 25 ...100 мкм и ленты толщиной 20 ... 40 мкм.

Внешние выводы микроэлектронных узлов, служащие для их электромонтажа на монтажную плату бывают толстопроволочными и ленточными. Толстопроволочные штыревые выводы чаще всего применяют с металлостеклянными или металлополимерными корпусами. Такие выводы изготавливаются из коваровой проволоки диаметром 0,4 ... 0,5 мм. Ленточные выводы находят применение в металлокерамических и пластмассовых корпусах микросборок и микроблоков. Ленточные выводы изготавливают из коваровой ленты толщиной 0,16 ... 0,3 мм методом химического фрезерования или механической вырубкой.

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09; просмотров: 306

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...