Клеевые соединения в электронных и электронно-механических приборах

• Автор: Захарян, Роберт Артушевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Таруса
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Содержание
1. Введение

2. Обзор литературы

2.1.Технические требования к внутренним клеевым соединениям электронных и электронно-механических приборов

2.2. Механическая прочность клеевых соединений

2.3. Газовыделение из клея в вакууме

2.4. Характеристики некоторых типов клеев с малым газовыделением

2.5. Газопоглотители для электронных и электронно-механических приборов

2.6. Методы исследования состава выделяющихся газов

2.7. Выводы из обзора литературы и постановка задачи

3. Вибрационная и ударная прочность клеевых соединений

3.1. Исследование вибрационной и ударной прочности клеевого соединения
3.2. Результаты испытаний вибрационно-ударной прочности цилиндрических клеевых соединений
4. Метод уменьшения внутренних нормальных напряжений в клеевых соединениях
4.1. Исследование процесса полимеризации клея
методом дифференциально-термического анализа
4.2. Уменьшение напряжений в клеевых соединениях по результатам ДТА
5. Газовыделение из отвержденных клеев
5.1. Методика подготовки клеевых образцов
5.2. Определение удельной скорости выделения летучих компонентов масс-спектральным методом
5.3. Определение удельной скорости выделения летучих компонентов оптико-акустическим методом
5.4. Разработка метода обезгаживания отвержденных клеев
5.5. Моделирование внутренней атмосферы вакуумных
приборов с клеевыми соединениями
6. Разработка серии газоанализаторов «Мегакон»
Выводы
Список литературы
Приложение

1. ВВЕДЕНИЕ
В последнее десятилетие электронные вакуумные приборы получили новый импульс развития - появился новый класс приборов - электронно-механические приборы (ЭМП), включающие в себя различные механические элементы и предназначенные для работы в качестве сенсоров угловых перемещений и акселерометров. Принцип действия этих приборов связан не с протеканием электронных потоков между электродами, а с поведением механических осцилляторов при воздействии ускорений и угловых перемещений. Требования к уровню вакуума в ЭМП ниже, чем в радиолампах, однако при их производстве необходимо соединять детали, изготовленные из различных материалов (металл, стекло, кристаллы, керамика и др.), что является непростой задачей для традиционных технологий. Применение клея при сборке вакуумных электронно-механических приборов существенно упрощают производственную технологию и снижают себестоимость продукции [1-92]. Соединение деталей из металлов, стекла, керамики с помощью клея исключает риск их термического повреждения, характерный для паяных или сварных швов. Кроме того, клеевые соединения обеспечивают равномерное распределение механических напряжений на пятне склейки, благодаря чему повышается надежность соединения в целом.
Основным недостатком клеевых соединений является повышенное газоотделение в вакууме, которое связано с диффузией и десорбцией растворенных летучих компонент и продуктов реакций, протекающих в клее [59]. Поэтому низкое газоотделение является одним из основных требований, предъявляемым к клею, используемому при сборке вакуумных приборов.
Хотя в настоящее время в мире выпускается большое число клеев с низким газоотделением (так, например, приведенный в базе данных ИА8А список таких клеев, отвечающих требованиям стандарта США АБТМ Е595,

насчитывает около 1000 наименований [74]), выбор подходящего клея затруднен тем, что производители обычно не указывают состав выделяемых летучих компонент клея и скорость удельного газовыделения. Это не дает возможность хотя бы оценить количество и состав летучих компонент клея, которые выделятся во внутренний объем прибора в течение срока службы. Для обеспечения необходимого уровня вакуума используют разнообразные встроенные газопоглотители (геттеры). Однако это решение эффективно лишь в том случае, если геттер способен поглотить все выделяющиеся летучие компоненты, то есть необходим комплексный подход к выбору как клея, так и геттера, который в свою очередь требует знания как скоростей удельного газовыделения примесей из клеев, так и сорбционных характеристик геттеров.
Другой аспект этой проблемы связан с тем, что рекомендуемый производителем режим сушки клея не гарантирует минимальное газовыделение. Проводя дополнительное обезгаживание клеевых швов, можно значительно уменьшить выход летучих примесей. Эта задача до сих пор решалась путем эмпирического подбора условий обезгаживания, но наилучший результат может быть получен лишь после количественного изучения кинетики десорбции летучих примесей при разных температурах и построения модели газовыделения из клея [20].
Следует отметить, что электронные и электронно-механические приборы при эксплуатации должны выдерживать значительные вибрационные и ударные нагрузки, соответственно, этим требованиям должны отвечать и внутренние клеевые соединения. В то же время производители промышленных клеев не приводят сведения о вибрационной и ударной стойкости соединений, ограничиваясь в технической документации сведениями о прочности клеевого соединения на отрыв при медленном нагружении. Это обстоятельство также ограничивает использование промышленных клеев в этих приборах.
Решение этих вопросов позволяет значительно расширить использование клеев при производстве электронных и электронно-механических приборов, существенно снизить их себестоимость и улучшить характеристики.
Таблица - 8 Однокомпонентные термостойкие силикатные клеи РоЛайх [87]
Марка клея Вязкость, мПа-с Максимальная температура, °С ТКЛР, 10 Д °С 1 Прочность, МПа
сжатие отрыв сдвиг
Autostic FC 4 1000 1000 (18-20)-10‘6 28,4 1,7 3,
Autostic FC 6 1400 1000 (18-20)-10"6 28,4 1,7 3,
Autostic FC 8 3000 1000 (18-20)-10'6 28,4 1,7 3,
Autostic FS 2000 1000 (18-20)10'6 28,4 1,7 3,
Autostic Rocksett - 1000 - - 1,5 3,
Fortafix Heavy Grade паста 1250 " - - -
Fortafix Medium Grade паста 1000 10-10'6 - - -
Fortafix Light Grade паста 850 10,5-10'6 - - -
Таблица - 9 Двухкомпонентные термостойкие силикатные клеи Fortafix [87]
Марка клея Вязкость, Максимальная температура, ТКЛР, 106,
2P-Chromix Паста
AL/CS Паста 1400 Высокий
LQ/S6 Паста 1000 3-5-10'
QS/B4 Паста 1000 10,5-10'
Общим недостатком силикатных клеев является их пористая структура с большим количеством пузырей и с достаточно большим газовыделением, что делает их малопригодным для целей данного исследования.
Керамические клеи
Керамические производят на основе различных окислов, натриевой селитры, борной кислоты, стекол. Хорошо известный способ получения керамического клея состоит в сплавлении смеси окиси кремния, натриевой селитры, борной кислоты и окислов металлов. После сушки и помола, в смесь вводят наполнители и воду [31]. Отверждение выполняют при высокой температуре, после чего клеевые соединения необходимо медленно охладить. Характерное