Вибір компаунда для заливки плат
В описуваному випадку основні вимоги пред'являються не до влагозащіте ПП, а до підвищення механічної та електричної міцності, при збереженні властивостей в широкому діапазоні робочих температур.
Так як в розробляється блоці немає високовольтних ланцюгів, електрична міцність компаунда відійшла на другий план. Найважливішими параметрами для поставленого завдання стають низький коефіцієнт питомої розширення, низька усадка при полімеризації (необхідна щоб не пошкодити доріжки провідників на ПП при заливці плати) і високий коефіцієнт теплопровідності.
Для вирішення подібних завдань в промисловості застосовують кілька способів:- Заливка твердіючими компаундами на основі епоксидних смол
- Обробка друкованих плат різними лаками
- Рідше застосовують в'язкі компаунди на основі каучуків і полімерів
- Комбінація вищеописаних методів
Серед радіоаматорів був в ходу ще один метод герметизації - заливка плат парафіном, однак з огляду на високі температури навколишнього середовища нам цей метод не підходить.
Обробка лаком частіше застосовується для підвищення вологозахищений ПП, і також дещо підвищує механічну міцність плати, однак для надійної роботи в умовах високих прискорень і підвищеної вібрації (під час виведення на ракеті-носії) цього може виявитися недостатньо.
Варто зазначити, що в СРСР довгий час для даних задач застосовувався поліуретановий лак Ур-231, на основі епоксидної смоли. Однак, даний лак при полімеризації розширювався, що вимагало додаткових технологічних операції при його застосуванні.
У таблицю нижче зведені короткі характеристики відповідних нам матеріалів.
Наближені характеристики епоксидних смол
Сильно залежить від наповнювача
Коефіцієнт теплопровідності, Вт / (м · К)
Питома теплоємність, кДж / (кг К)
Температурний коеф-т лінійного розширення, 10 -6 / ° C
Питомий об'ємний електричний опір, Ом · см
Електрична міцність, кВ / мм
Теплопровідний заливний силіконовий герметик-діелектрик «Степ» (фірма Сурель)
Коефіцієнт теплопровідності, Вт / (м · К)
Питомий об'ємний опір, Ом · см
Електрична міцність, кВ / мм
Компаунд кремній-органічний КЛТ-50 (фірма Сурель)
Умовна міцність при розтягуванні, МПа
Питомий об'ємний електричний опір, Ом · см
Електрична міцність, кВ / мм
Компаунд кремній-органічний Виксинт
Умовна міцність при розтягуванні, МПа
Коефіцієнт теплопровідності, Вт / (м · К)
Питомий об'ємний електричний опір, Ом · см
Електрична міцність, кВ / мм
За коефіцієнтом лінійного розширення епоксидної смоли близька до склотекстоліти (15-50 10 -6 / ° C в залежності від напрямку), що не дивно, враховуючи технологію виготовлення склотекстоліти. З цього випливає, що за своїми характеристиками матеріал цілком підходить для наших цілей. Для силіконового герметика даний коефіцієнт не має сенсу, зважаючи на еластичності матеріалу.
При схожості інших показників, силіконовий герметик забезпечить меншу механічну міцність, тому, в разі відсутності необхідності відводити велику кількість тепла на корпус. варто вибрати епоксидну смолу в якості заповнює компаунда для блоку.
Єдиний недолік епоксидної смоли це усадка \ розширення при полімеризації. При відпрацюванні макетного зразка була проведена заливка плати з одного боку двухкомпонентной епоксидною смолою. Після затвердіння смоли, плата вигнулась в протилежну заливці сторону. При заливці великого обсягу смолою без додаткових пластифікаторів може призвести до пошкодження провідників і компонентів на платі (особливо, якщо мова йде про поверхневому монтажі). З огляду на описаних проблем необхідно використовувати епоксидну смолу з наповнювачем: підходять добре просушений кварцовий пісок, крейда або тальк. Обсяг наповнювача підбирається експериментальним шляхом, зазвичай становить 5-15% від загальної суміші. Для підвищення пластичності можливо додати пластифікатор, наприклад дібутілфтолат. Якщо його немає, як пластифікатора використовувати ацетон навпіл з маслом (мінеральне, або льон), не більше 5-9% від загальної кількості.
Подальші дослідження вимагають експериментальної перевірки. На даний момент, зважаючи на складнощі в приготуванні сумішей епоксидки і досягнення стабільної повторюваності параметрів готового виробу, в якості основного варіанту розглядається використання силіконового компаунда "Виксинт". Попередні вібро-випробування показують працездатність зразків, однак додаткові випробування на термо-стендах не проводилися.
Є дані, що на якомусь виробництві друковані плати заливали двокомпонентним силіконовим герметиком (марка невідома). У підсумку це призводило до шлюбу: при зниженні температури до -40 відривало контакти (від плати) у припаяних smd (tsop) мікросхем. 1-2 контакту на плату з 10-20 мікросхемами, не завжди, але систематично.