Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Января 2012 в 21:33, реферат
Процессы монтажа ячеек и блоков МЭА по существу являются завершающими. Сущность их состоит в сборке функциональных узлов на уровне ячеек и микросборок, соединении их между собой и отдельными радиокомпонентами, входящими в состав блока. И, наконец, установка в общий корпус, который всегда герметизируется для случая применения бескорпусных ИМС.
МЕЖЪЯЧЕЕЧНЫЙ И МЕЖБЛОЧНЫЙ МОНТАЖ
1. Особенности крепления элементов конструкций
ячеек и блоков
Процессы монтажа ячеек и блоков МЭА по существу являются завершающими. Сущность их состоит в сборке функциональных узлов на уровне ячеек и микросборок, соединении их между собой и отдельными радиокомпонентами, входящими в состав блока. И, наконец, установка в общий корпус, который всегда герметизируется для случая применения бескорпусных ИМС.
Наиболее часто для крепления элементов конструкций в ячейках и блоках используются методы (кроме механического крепления) пайки и приклейки.
Приклейка микросборок и других бескорпусных компоненте ячеек и блоков является достаточно критической операцией в тон смысле, что в случае достаточно интенсивного газовыделения из клеевого шва в замкнутом герметизированном объеме в температурном диапазоне эксплуатации становятся возможными физико-химические реакции продуктов газовыделения с пленочными элементами микросборок и с элементами полупроводникового кристалла; особенно нежелательным является наличие в продуктах газовыделения таких агрессивных компонентов, как атомы хлора, фтора, молекулы водорода, воды. Наиболее коррозионно-опасными веществами по отношению к металлам являются также муравьиная и уксусная кислоты, формальдегид, фенол, аммиак. В условиях замкнутого объема газообразные продукты старения полимерных и лакокрасочных материалов в сочетании с остаточной влагой оказывают разрушающее воздействие на металлы и гальванопокрытие, влияют на надежность и работоспособность отдельных элементов и узлов изделий. В табл. 1.1 приводятся данные анализа водных вытяжек некоторых полимерных материалов, применяемых для монтажа ячеек и блоков, МЭА (водные вытяжки получали путем кипячения 100 мг материала в 100.мл воды). Как видно из таблицы, применение таких материалов, как эмаль МЛ-165, полиамид П-68, гетинакс, в герметизированном объеме блоков ответственной аппаратуры явно нецелесообразно.
Таблица 1.1
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
В табл. 1.2 сведены данные по технологическим и эксплуатационным характеристикам клеев, применяющихся для монтажа ячеек и блоко^ МЭА. Как видно из этого перечня, для приклейки нецелесообразно использовать материалы типа мастики ЛН, которая при +85°С и повышенном содержании влажности достаточно интенсивно выделяет молекулы НС1 и атомы С1. Наличие этих химических веществ в газообразном состоянии в условиях замкнутого герметизированного объема приводит ( при определенном количестве мастики в блоке) к обрывам и даже исчезновению тонкопленочных резисторов, увеличению обратных токов' коллектор» ных переходов, снижению коэффициента усиления МДП-транзисторов и даже к отслоению тонкопленочных шин коммутации при условии, что их ширина составляет менее 40—50 мкм (например, микрополосковых линий микросборок СВЧ диапазона). Эти данные подтверждаются сведениями о газовыделении из некоторых органических
Таблица 1.2
| Марка, тип материала | Режимы и условия обработки | Рекомендации по применению | |
| Время сушки, ч | Температура полимеризации, оС | ||
| Клей ВК-9 (смола ЭД-20, смола ПО-300 продукт АДЭ-3; асбест марки «А») | 24
1, затем 1, |
18-25
18-25 60-70 |
Крепление жгутов, проводов, склеивание различных металлов, пластмасс, резин, керамики, эбонита, ситалла, феррита между собой |
| Клей К-400 (смола T-III, смола Л-20, двуокись титана) | 48
4 |
25±10
80±5 |
Создание вакуумплотных клеевых швов, склеивание металлов, стеклопластиков, керамики, фторопласта, силикатных стекол, пресс-материалов |
| Клей 88-Н | 36
6 затем 4 |
25±10
25±10 60±80 |
Склеивание пластмасс,
метал-
лов, резин, эбонита, кожи, вой- лока, брезента, керамики, каотона |
| Клей ПС (полистирол, толуол, бутилацетат) | 0-19
3-4 |
25±10
35±5 |
Проклеиваняе
витков катушек
контуров высокой частоты |
| Клей: БФ-4 | 20-24
6-8 1-2 |
25±10
60-80 140-160 |
Склеивание металлов, пластмасс, керамики, ситалла, силикатного стекла, феррита, бумага, картона, ткани, кожи. |
| Клей: БФ-2 | 20-24
1-2 |
140-160
25±10 |
|
| Компаунд ЭТК-21 (смола ЭД-20, полиэтилакрилат МГФ-9, стирол,полиэтилен-полиамин) | 24
7 6 4 |
18-25
60±5 70±5 100±5 |
Склеивание металлов и неметаллов в качестве теплопроводящего соединителя |
| Контактол
К-12Б (компаунд К-139, полиэтилен-полиамин
циклогексанол и серебро |
1
10 |
18-25
80±5 |
Создание проводящих соединений в различных электрических цепях постоянного и переменного тока |
| Клей ЛН (наирит, дихлор-этан, клей лейкопат и двуокись титана) | 48-72
7-10 |
25±10
65±10 |
Для крепления
электрорадио-
компонентов к печатным платам, монтажа жгутов и проводов к металлическим поверхностям |
| Мастика ЛН | 7-8
12-15 48-72 |
70±5
15±5 25±10 |
Получение вакуум
плотных со
единений, создание разъемов корпусов |
| Компаунд
ПДИ-21 (каучук
ПДИ-ЗАК, триэтаноламин, ангидрид изометилтетрагид- рофталовый) |
14
10 |
70-80
100±5 |
Получение вакуум плотных соединений, создание разъемов корпусов |
| Виксинт
ПК-68 (каучук
СКТН и катализатор № 68) |
24
6-8 |
18-25
70±5 |
Заливка фотосопротивлений,
создание светопроводящей изоляции |
| Компаунд
КТ-102 (масло
касторовое в продукт 102Т) |
6
72 |
65±10
25±10 |
Приклейка изоляционных прокладок к МПП, заливка намоточных изделий, трансформаторов, фильтров, выпрямителей и т. д. |
| Клей-мастика
ГИПК 23-12
(компонент А и клей лейко- ват с добавлением двуокиси титана) |
48
7-10 |
25±10
65±5 |
Вместо мастики ЛН |
лаков и компаундов при повышенной температуре (+ 85 и +125°С).
Полученные усредненные данные для применяемых клеев приведены в табл.,1.3,
Таблица 1.3
| Материал мастики, компаунда | Время пребывания на воздухе после отверждения, ч | Газовыделение, мм3/г ч | Потери массы, % | |
| +85 °С | +125 °С | |||
| Мастика ЛН | 2
16 |
0,25
2,1 |
0,4
3,5 |
0,0035 |
| Компаунд У-9М | 2
16 |
0,2
1,1 |
0,3
1,2 |
0,0030 |
| Мастика
ГИПК-23-12 |
2
16 |
0,1
1,0 |
0,15
1,0 |
0,0013 |
Важным, однако, является не только количество продуктов газовыделения, но и их состав. Преимущественным компонентом в составе газов, выделяющихся в процессе эксплуатации, является вода, кроме того, имеются следы СО2, СО и простейших углеводородов. В то же время при газовыделении мастики ЛН (в отличие от двух других исследованных материалов) масс-спектрометр четко фиксирует содержание НС1 и С1 (до 2—5%), а также следы фтора. Как видно из табл. 1.3, долгое пребывание в атмосфере после сушки клеев и компаундов нецелесообразно. Обычно либо ограничивают время пребывания собранных бескорпусных микросборок, ячеек и блоков МЭА даже в условиях гермозоны (они могут храниться неопределенно долгое время в шкафах с защитной атмосферой), либо перед герметизацией подвергают их повторной термообработке, сушке. Для иллюстрации этого положения приведем данные о газовыделении микросборок на подложке из поликора размером 24X30 мм в зависимости от времени пребывания в гермозоне после монтажа на них 16 кристаллов размером 2X2 мм (табл. 1.4).
Таблица 1.4
| Время пребывания в гермозоне, ч | Газовыделение, мм3/г ч | |
| +85 °С | + 125 °С | |
| 0,5 | 0,012 | 0,016 |
| 1,0 | 0,021 | 0,026 |
| 3,0 | 0,028 | 0,039 |
| 7,0 | 0,035 | 0,048 |
| 12,0 | 0,043 | 0,066 |
| 24.0 | 0,96 | 2,16 |
| 48,0 | 2,79 | 3,06 |
Одной из причин возможных изменений свойств элементов схемы в герметичном блоке является наличие остатков растворителей, применяемых для отмывки деталей блоков, а также входящих в состав лаков, эмалей и других компаундов. При этом часто в технологии используется смесь растворителей, как легколетучих (ацетон, бензол, этиловый спирт), так и труднолетучих (ксилол, циклогексанон), табл. 1.5. Взаимодействие с парами растворителя приводит к набуханию защитных органических покрытий, химическим реакциям, продукты которых могут быть весьма агрессивными. Чтобы избежать этого, перед герметизацией блоков проводится их тщательная сушка. Затруднительным является в этом случае только то, что температура сушки ограничена темпера турой ИМС других полупроводниковых приборов +(70÷85) °C. Поэтому сушка при таких температурах длится до 48 ч, а ее интенсификация возможна в условиях глубокого вакуума.
Таблица 1.5
| Растворители | Относительная летучесть | Температура кипения, °С | Давление паров при +20° С, мм рт. ст. |
| Ацетон | 2,1 | 56 | 185 |
| Этилацетат | 2,9 | 77,15 | 73 |
| Бензол | 3,0 | 80,2 | 75 |
| Толуол | 6,1 | 110,8 | 22,3 |
| Этиловый спирт | 8,3 | 78,3 | 44 |
| Ксилол | 13,5 | 136 | 10 |
| Бутиловый спирт | 33 | 117,7 | 4,7 |
| Уайт-спирит | 60 | 70 | — |
| Циклогексанол | 807 | 161 | 7 |
2. Межъячеечная и межблочная коммутация
При разработке ЦАА в основном применяются следующие конструктивные приемы выполнения межъячеечной коммутации: проводной монтаж с помощью гибкой матрицы (ремня); шлейфовый монтаж; монтаж плоскими кабелями.
Метод электромонтажа с помощью гибкой резиновой матрицы (ремня) выполняется облегченными проводами типа МГТФ, ГФ, ГФ100М и др. Провода по 20—30 шт. объединяются в жгуты и прошиваются в отверстия резиновой матрицы. Резиновая матрица одновременно является конструкционным несущим элементом для закрепления на нем проводов и ячеек и обеспечивает разворот ячеек при распайке проводов. Объем, занимаемый проводным монтажом, занимает 7—12% от общего объема блока. Трудоемкость монтажа проводом значительна, в основном она затрачивается на прошивку резиновой матрицы проводами и распайку на контактные площадки ячеек и выходных соединителей.
Для снижения трудоемкости выпуска конструкторской документации таблиц соединений обычно применяются автоматизированные системы по формированию и раскладке проводов в жгуты в гибкой матрице. Достоинством проводного монтажа является легкая доступность и возможность ремонта при изменении схемы соединений на этапе регулировки аппаратуры.
Свойство гибких печатных плат (ГПП) работать на перегибы позволило разработчикам ЦАА использовать их как соединительные шлейфы в подвижных частях аппаратуры для развертывания ячеек ЦАА, сложенных при сборке изделий в гармошку, книжку или свернутых в рулон. Гибкие шлейфы в качестве элементов межблочной, внутриблочной коммутации не только обеспечивают уменьшение объема и массы аппаратуры, но и исключают субъективные ошибки, возможные при объемном монтаже; позволяют автоматизировать процессы изготовления и сборки; обеспечивают снижение трудозатрат изготовления и сборки, что влечет за собой снижение стоимости аппаратуры. Они хорошо противостоят механическим воздействиям — ударам и вибрациям, так как имеют малую толщину и сравнительно небольшую плотность.
Для изготовления ГПП используется в качестве основы лавсан, фторопласт или полиимид. Полиимид — наиболее приемлемый полимерный материал, который выдерживает температуры присоединения выводов ГПП свыше 230°С. Полиимид обладает и хорошими механическими характеристиками: гибкие шлейфы из него могут выдерживать многократные перегибы (до 10000) с радиусом до 0,5—1 мм. Для изготовления ГПП используются два метода— субтрактивный и полуаддитивный. Субтрактивный метод аналогичен тем, которые широко применяются в производстве печатных плат. При этом исходная основа — фольгированный диэлектрик (чаще всего двухслойный). Полуаддитивный метод аналогичен методу изготовления двухслойных полиимидных плат. Это означает, что такие ГПП можно не только изготавливать двухсторонними, но и соединять оба уровня коммутации между собой через металлизированные отверстия. Естественно, ГПП, изготовленные по субтрактивной технологии, будут иметь плотность рисунка, соответствующую этому методу, не более 1—1,3 линий/мм; двухсторонние шлейфы имеют плотность 3—4 линии/мм.