Материалы
Для влаго-защиты используются ЛКМ на основе различных пленкообразователей. Так, в Великобритании разработан особый перечень материалов, куда входит пять основных видов лаков и покрытий на их основе: акриловые типа AR-I, полиуретановые UR-I, эпоксидные ER-I, силиконовые SR-I и парилен XY-I. Американские стандарты (MiL-I-46058, MiL- STD-275B, MiL-P-28809 и др.) регламентируют классы защитных покрытий ПП и ЭМ [3, с. 23, 43; 34]; в них перечислены требования к покрытиям, а также критерии, по которым производится их правильный выбор. Согласно этим стандартам однородные лаковые пленки получаются при оптимальной вязкости ЛКМ 0,2 Па - с при температуре 25 °С, что обеспечивает толщину влагозащитного покрытия 30—50 мкм при содержании сухого остатка 35 %.
Наиболее широко для влаго-защиты применяются эпоксидные лаки. Фирма Emerson and Guming (США) выпускает электроизоляционный лак Eccoat ER-3, являющийся аналогом отечественного лака ЭП-9114; фирма Union Carbide (США) — лак марки ЕКР-2002, являющийся аналогом лака ЭП-730; фирма Husol Div. (США) — ряд эпоксидных лаков марок PC-12-007, PC-16-STD, PC-17-STD.
Из полиуретановых лаков наиболее перспективны однокомпонентные материалы с сушкой при комнатной температуре под воздействием содержащейся в воздухе воды. Так, фирма Columbia Chase (США) предлагает однокомпонентный лак марки Himiseal 1А62, который полимеризуется на ЭМ в течение 24 ч при температуре 23 ±5 °С и содержит флюоресцирующий пигмент, облегчающий визуальную проверку качества покрытия в УФ-лучах [35]. Фирмой Peters (ФРГ) разработаны и выпускаются однокомпонентные влагозащитные лаки на основе полиуретановой смолы серии SL-1300 всех цветов: бесцветные типа SL-1337, красные SL-1367, зеленые SL-1307 и т. д. Эти лаки используют при ремонтных работах и наносят окунанием, распылением и кистью [36].
К перспективному направлению работ относится синтез ЛКМ с высоким сухим остатком и применением специальных катализаторов сушки в паровой фазе, причем в роли катализаторов иногда выступают реакционноспособные разбавители лаковых композиций, которые в процессе сушки приобретают Пленкообразующие свойства и становятся составной частью ЛКМ [37]. Например, сушка полиуретанового покрытия в камере с парами третичного амина происходит в течение 5—30 с при толщине ЛКП около 15 мкм и в течение 1—2 мин при толщине ЛКП 50—70 мкм [38, 39].
Наиболее удобны в применении акриловые покрытия естественной сушки, которые легко удаляются нагреванием до 148-* 150 °С или хлорированными растворителями [401. В пат. 58-57919 (Япония) описан способ образования на поверхности изделия защитной пленки из раствора акриловой смолы (сухой остаток 27 %) в метил-этилкетоне, испаряющемся во время сушки. Лаковая пленка отличается отсутствием пузырьков, повышенной влагостойкостью и ударопрочность. Нанесение лака на изделие проводится окунанием с выдержкой в ванне в течение 30 с. Покрытие высыхает при 60 С в течение 4 ч. Такое покрытие рекомендуется для ЭМ с интегральными микросхемами, транзисторами, диодами и другими ЭРЭ.
В последние годы фирма Du Pont (США) разработала новый эффективный метод полимеризации акрилатов — „полимеризацию с переносом групп”. Метод позволяет более строго регулировать молекулярную массу, структуру цепи полимера и природу концевых групп путем простого варьирования структуры инициатора [41—43]. В настоящее время фирмой разработаны акриловые пленкообразователи естественной сушки и повышенной долговечности.
За рубежом интенсивно ведутся, разрабатываются и внедряются в производство кремнийорганические и полиимидные ЛКМ для влаго-защиты, позволяющие получать покрытия с требуемыми электрическими характеристиками при температуре до 300 °С [44-46].
В связи с необходимостью развития экологически безопасных продуктов и технологий особое внимание уделяется работам по созданию водорастворимых ЛКМ [47, 48], а также пленкообразователей, не содержащих органических растворителей [49—52].
К ЛКМ для влаго-защиты ЭМ предъявляются следующие технические требования:
1) работоспособность и гарантированный срок службы ЭМ1 и ЭМ2 при эксплуатации в интервале температур от —60 до +125 °С в любом климатическом районе, в том числе и в условиях тропического климата; при этом теплостойкость покрытия при температуре 125 ±2 °С должна составлять не менее 500 ч;
2) возможность нанесения регламентированным методом (окунание, окунание с центрифугированием, пневматическое распыление, кисть)
и, как следствие, возможность разбавления до условной вязкости 10— 20 с по вискозиметру ВЗ-246 при сохранении минимальной жизнеспособности лака не менее 8 ч при температуре 20 ±2 °С;
3) технологичность компонентов лака в целом (т. е. минимальная сорбционная активность примесей из окружающей среды) в процессе их хранении и приготовления, а также однородность различных партий [отклонения в количестве добавляемого отвердителя на 100 ч. (масс.) лака-полуфабриката не должны превышать 0,5 %].
4) твердость лаковой пленки по маятниковому прибору типа МЭ-3 не менее 0,60 уел. ед. по ГОСТ 5233-67;
56
5) отечественное сырье для лаков должно Выть доступным; технические условия на лак и (или) входящие компоненты должны иметь литеру „О” или „01”; срок хранения лака в нормальных складских условиях не менее б мес;
6) лак не должен оказывать агрессивного воздействия на элемент* ную базу, диэлектрик и маркировочные обозначения, не снижать сопротивления изоляции между печатными проводниками.
7) качество получаемого покрытия должно соответствовать требованиям чертежа и НТД.
Необходимо отметить, что влаго-защита является, как правило, заключительной операцией сборочно-монтажного производства ЭМ и все недостатки в конструировании и Предшествующих технологических процессах проявляются на готовых изделиях РЭС, именно при их влаго-защите и испытаниях. Например, входящие в состав ЭМ конструкционные материалы, навесные ЭРЭ и ИЭТ имеют различные TKJIP, чистоту и состояние поверхности, степень герметичности, стойкость к технологическим факторам и т. д. Так, например, сильно различаются TKJTP эпоксидного связующего (а = 6 10”7 -5-7» 10-7) и входящих в конструкцию ЭМ металлов (а = 1,1 10-1 -г2,8 • 10"7) [53, с. 205]. Это приводит к возникновению внутренних напряжений в лаковом покрытии, вызывающих иногда его растрескивание при термоциклировании. С целью сближения TKJ1P полимерных материалов и металлов элементов ЭМ либо проводят их модифицирование [введение добавок целевого назначения в лак и (или) поверхностный слой металла], либо применяют специальные технические приемы (получение покрытий из газовой фазы).
Сочетание вышеуказанных несовместимых требований, наличие множества неучтенных технологических и производственных переменных факторов перед влаго-защитой не позволяет иногда использовать унифицированную технологию. Поэтому в отечественной практике согласно ОСТ 4Г0.054.205 для влаго-защиты ЭМ рекомендуются шесть типов низко- и высоковязких ЛКМ с различными способами подготовки поверхности, нанесения и сушки ЛКП. В табл. 10 приведены основные свойства применяемых влагозащитных материалов и покрытий на их основе.
Как видно из табл. 10, все ЛКМ удовлетворяют требованиям РЭС по рабочим интервалам температур и заданным условиям эксплуатации. Различной химической природой пленкообразователей объясняется неодинаковая стойкость ЛКП к повышенной влажности, растворам щелочей, плесневым грибам. Лаковые покрытия ЭМ, как правило, имеют хороший товарный вид, прозрачные, глянцевые, достаточно эластичные и прочные, что особенно важно при проведении настроечно регулировочных и ремонтных работ (защита изделия от механических повреждений, ударов инструмента).
Из недостатков влагозащитных ЛКМ и ЛКП следует отметить:
разнотолщинность и несплошность покрытия, особенно на острых кромках, в глухих полостях объемного монтажа и т. п.;2) необходимость нанесения многослойного покрытия (2-4 слоя) при значительной толщине (50-60 мкм) для обеспечения требуемых защитных и специальных свойств;
3) низкая технологичность материален (двух упаковочная композиция при малой жизнеспособности) и самого процесса в целом (многократная и длительная сушка ЛКП я течение 18 20 Ч для лака УР-231);
4) наличие органических растворителей в составе ЛКМ вызывает экологические и санитарно-гигиенические затруднения в производстве.