Основы конструирования электронных средств

1. Основы конструирования электронных средств

Лектор:
Доцент кафедры КИПР
Александр Анатольевич Чернышёв

2. 8 Влагозащита и герметизация

1
8 Влагозащита и герметизация
Факторы агрессивной
среды,
воздействующие
на РЭС:
Климатические:
влага
биологическая среда
(плесень, грызуны,
насекомые...)
солнечная радиация
пыль, песок + СО2,
SO2, соли...
Антропогенные:
ионизирующие
излучения...
Защита:
выбором материалов
покрытиями
герметизацией:
монолитная среда
футляр
Обобщение опыта
и практические
рекомендации –
в стандартах Единой
системы защиты от
коррозии и старения
(ЕС ЗКС) – ГОСТ 9.ХХХ

3. 8 Влагозащита и герметизация

Наиболее опасно влияние влаги:
2
проникает в защищенные элементы в фазе пара;
способствует коррозии;
способствует росту плесени;
разрушает конструкцию при переходах через 0 °С.
Влажность воздуха:
абсолютная –
p – парциальное давление водяного пара,
мм рт. ст., или
ρ – плотность водяного пара, кг/м3 .
относительная:
φ = р/рн ≈ ρ/ρн,
где рн , ρн – соответственно давление или плотность
насыщенного водяного пара, зависят от температуры
воздуха и определяются по таблицам.

4. 8 Влагозащита и герметизация

Выбор конструкционных
3
материалов. Коррозия металлов
Общая тенденция – переход от металлов к полимерным и
композитным материалам
При использовании металлов – учитывать особенности
коррозии.
Явление может быть
Коррозия:
использовано для
химическая (в присутствии
защиты основного
кислорода)
металла
электрохимическая
(в месте стыка разнородных металлов, в присутствии
влаги и солей → электролит).
Металлы, далекие по ряду электрохимических
потенциалов (ряду активности), образуют
недопустимые гальванические пары:
Mg Al Zn Cr Fe Cd Ni Sn Cu Ag Au
Положение металла в ряду активности может меняться в
зависимости от среды.

5. 8 Влагозащита и герметизация

4
Защита металлических деталей РЭС
покрытиями
Классификация покрытий по назначению:
защитные.
Степень защиты зависит от свойств продуктов коррозии
в данной среде в местах повреждения покрытия;
защитно-декоративные;
специальные:
гигиеничность, паяемость...
Классификация по способу получения:
металлические и неметаллические гальванические
(Ц6, Ан.Окс ...)
металлические негальванические (Гор.ПОС-61,
Хим.Н36 ...)
неметаллические химические (Хим.Окс ...)
лакокрасочные (ЛКП).

6. 8 Влагозащита и герметизация

Покрытия часто наносятся в несколько
слоев (многослойные).
Для ЛКП обозначается, как правило, только
внешний слой – покрывной материал.
Примеры записи покрытий в КД:
…Покрытие _Ц6.хр
…Покрытие _ М30.Н18.Х
…Покрытие Хим.Н9
…Покрытие Хим.Окс
…Покрытие Ан.Окс.ч
Код категории
размещения
Код внешнего
вида
…Покрытие Гор.ПОС-61
…Покрытие Кд 6 / Эмаль МЛ-25 серая ГОСТ 2379-88. II. ХЛ 1
Обозначение макроклиматического
района
5

7. 8 Влагозащита и герметизация

6
Герметизация
ЭРЭ и малогабаритных МЭУ – помещением
в монолитную среду
пропитка
заливка
опрессовка
обволакивание
Необходимо принимать меры по
уменьшению внутренних напряжений при
отверждении изоляционного материала
и перепадах температуры:
- наполнителями;
- пластификаторами.
Блоков и крупноформатных МЭУ –
помещением в футляр (оболочку, кожух, корпус).
неразъемные (пайкой, сваркой, закаткой...)
разъемные → прокладки, чехлы, манжеты...
демонтируемые
Вакуумно-плотная герметизация достигается только
неорганическими материалами

8. 8 Влагозащита и герметизация

Оценка степени влагозащиты
ЭРЭ и микроэлектронных узлов
изоляционными материалами
Согласно первому закону Фика
(закон диффузии в стационарном режиме),
масса водяного пара m, проникающая
через оболочку толщиной x, определяется
уравнением
∂m / ∂τ = - D′S ∂p / ∂x ,
где D′ - коэффициент влагопроницаемости;
S - площадь поверхности оболочки.
7

9. 8 Влагозащита и герметизация

8
Решая уравнение, получаем выражение для
времени эффективной влагозащиты τi *) :
Рi
∆x1 > ∆x2
Ра
∆x2
Рiкр
∆x1
Р0
τ1
τ2
τ
*) см. Козлов В.Г. Практикум по тепломассообмену в РЭА. – 1980.

10. 8 Влагозащита и герметизация

10
Применение герметичных корпусов
Рекомендации по выбору вида
герметизации
Объем блока,
дм3
Вид герметизации
Способ
выполнения
стыка
Поток (степень)
натекания
q , дм3∙Па/с
До 0,5
0,5 – 5
Более 3
Неразъемная
Демонтируемая
Разъемная
Сварка
Демонтируемая
сварка
1,33∙10-10
Демонтируемая
пайка
Уплотнительные
прокладки
1,33∙10-7
1,33∙10-4

11. 8 Влагозащита и герметизация

Демонтируемая герметизация
Демонтируемая пайка
Демонтируемая сварка
11

12. 8 Влагозащита и герметизация

Пример гибридно-интегрального модуля,
герметизированного демонтируемой пайкой

13. Пример гибридно-интегрального модуля, герметизированного демонтируемой пайкой

8 Влагозащита и герметизация
Разъемная герметизация.
12
Применение уплотнительных прокладок
Из эластомеров (резиновые)
Р до 105 Па
Самоуплотнение
Обычно
Δh/h0 = 0,25...0,3
Р до
30· 105 Па
Принудительное
уплотнение

14. 8 Влагозащита и герметизация

Сечение прокладок:
8 Влагозащита и герметизация
13
металлические (свинец, алюминий, медь)
резиновые
Уплотнение вводов и органов управления

15. 8 Влагозащита и герметизация

14
Комплексная защита РЭС при
хранении и транспортировании
Достигается:
...совокупность мер
временной защиты,
включая тару
упаковкой
консервацией
Тара:
...создание благоприятного
микроклимата на поверхности и в
объеме изделия
внешняя (транспортная) – ящики, каркасы...
внутренняя (барьерная) – полимерные пленки...
Для консервации применяются также:
ингибиторы коррозии
консервирующие смазки
влагопоглотители (силикагель и др...)