1.1.2. Методы бескорпусной герметизации.

К бескорпусным методам герметизации относятся пропитка, обволакивание, пассивирование, пульверизация, накатка, нанесение полимерных покрытий из порошковых композиций, осаждение полимерных покрытий из газовой фазы.

Пропитка – это метод заполнения пор, капилляров, трещин воздушных зазоров изделия органическими диэлектрическими материалами. Осуществляется пропиткой при атмосферном давлении, пропиткой в вакууме, пропиткой под действием центробежных сил и с применением ультразвуковых колебаний.

Обволакивание - процесс погружения герметизируемого изделия в лак или компаунд и последующего отверждения. Погружение осуществляют многократно с интервалами в несколько минут и промежуточной сушкой. Толщина покрытия может достигать трех миллиметров.

Получение полимерных покрытий из порошковых композиций осуществляется методами вихревого напыления в электростатическом поле.

Пассивирование осуществляют нанесением пленокиз неорганических материалов, таких как двуокись кремния, нитрид кремния (SiO₂, Si₃N₄). Они выполняют в основном защитно-пассивирующие функции, то есть подавляют химическую активность поверхностей при контакте с окружающей средой, что позволяет использовать их как дополнительные промежуточные слои перед нанесением полимерных покрытий. Их получают методами испарения в вакууме или термическим окислением. Кроме того, используются стеклянные пленки из фосфорносиликатных и боросиликатных стекол, полученные пиролитическим разложением тетроэтоксилана в среде кислорода или окиси азота.

Сверхтонкие (1 – 5) мкм полимерные покрытия также выполняют защитно-пассивирующие функции. Их наносят путем полимеризации мономеров из газовой фазы. Это позволяет на интегральных схемах, печатных платах, ферритовых сердечниках получать сплошные покрытия, из таких материалов, которые не существуют в виде лаков.

1.1.3. Методы корпусной герметизации

К корпусным методам относится герметизация изделий в корпусах из неорганических материалов, литьевое прессование, заливка и капсюлирование.

Заливка – процесс заполнения лаками, смолами, компаундами свободного пространства между изделием и съемной формой. Данный вид герметизации проводится при атмосферном или повышенном давлении. Для улучшения качества герметизации заливку сочетают с пропиткой. Для герметизации фотодиодов, фототранзисторов, цифровых индикаторов и т. п. изделий, применяют эпоксидные смолы, пропускающие (80 – 95) % света и сохраняющие это свойство в течение всего времени эксплуатации изделия.

Литьевое прессование. Для герметизации устройств, чувствительных к механическим воздействиям, (полупроводниковые приборы, интегральные схемы и т. д.) применяют литьевое прессование термореактивных смол, при низких давлениях. Из-за дорогостоящего оборудования метод применяют в основном, при массовом и серийном производстве.

Капсулирование используется для герметизации бескорпусных компонентов и микросборок. Метод заключается в изготовлении открытых корпусов (капсул) из алюминия и его сплавов, в которые помещается изделие выводами наружу, заливается компаундом в пространство между изделием и капсулой и отверждается.

Корпусная герметизация. Полная герметизация изделия в корпусе является самым эффективным и дорогим способом защиты. При этом возникает необходимость в разработке специальных кор­пусов, способов герметизации внешних электрических соедини­телей, элементов управления и индикации. Стенки корпусов должны противостоять значи­тельным усилиям из-за разницы давлений внутри и снаружи. В ре­зультате увеличения жесткости конструкции возрастает ее масса и размеры. Вакуумплотные корпуса состоят из основания, крышки, выводов, проходных изоляторов и при необходимости откачных трубок. Для их изготовления используются медь, алюминий, его сплавы, магниевые и титановые сплавы, никель, сплавы железа с никелем и кобальтом, стекло, керамика.

Существует большое разнообразие способов герметизации корпусов. Широко применяют упругие уплотнительные прокладки для всех элементов конструкции по периметру изделия. Проход воздуха через уплотнения при сжатии прокладки на (25 – 30) % от ее первоначальной высоты происходит только за счет диффу­зии. В качестве материала прокладок используют резину, обладающую вы­сокой эластичностью, податливостью и способностью проникать в мельчайшие углубления и неровности. Влага со временем проникает через все органические материалы, по­этому изделия с прокладками из органических материалов обеспечивают защиту от водяных паров лишь на протяжении нескольких недель.

Постоянства относительной влажности внутри герметичного аппарата можно добиться введением внутрь изделия веществ, активно поглощающих влагу. Подобными веществами являются силикагель, хлористый кальций и др. Они впиты­вают влагу до определенного предела. Например, силикагель поглощает около 10 % влаги от своей сухой массы.

В особых случаях в качестве материалов прокладок применяют медь и нержавеющую сталь с алюминиевым или индиевым покрытием. Такие про­кладки чаще всего выполняются трубчатыми с внешним диаметром (2 – 3) мм при толщине стенок (0,1 – 0,15) мм. Усилие поджатия при использовании ме­таллических прокладок составляет (20 – 30) кг/1см.

При жестких требованиях к герметичности корпуса изделия, герметизацию выполняют сваркой или пайкой по всему периметру корпуса. Широко используются сварка электронным лучом, аргоно-дуговая, микроплазменная. Конструкция корпуса изделия должна допускать неоднократное выполнение операций герметизации, разгерметизации. В углубление корпуса устанавливается прокладка из жаростойкой резины, на которую укладывается луженая стальная проволока, припаиваемая к корпусу и образующая шов. При разгерметизации изделия шов нагревают, и припой вместе с проволокой удаляется.

Внутренний объем корпуса заполняют инертным газом (аргоном или азотом) с избыточ­ным давлением (0,1 – 0,15) МПа. Закачка газа внутрь корпуса осуществляется через клапаны-трубки с последующей герметизацией. Продувка азотом обеспечивает очистку полос­ти корпуса от водяных паров.

Элементы управления и индикации герметизируются резиновыми чехлами, мембранами, электрические соединители – установкой на про­кладки, заливкой компаундами.

При изготовлении металлостеклянных корпусов, арматура из ковара (18 % Co, 29 % Ni, 53 % Fe), температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) которого, близок к ТКЛР стекла, заливается стекломассой при прессовании, а вакуумплотное соединение происходит при спекании в результате частичного растворения оксида металла и стекла. Керамические корпуса изготавливают аналогично стеклянным, но так как они легко поддаются металлизации вжиганием токопроводящих паст, которые обеспечивают герметичность, то соединение выполняютпайкой.