ЗМІСТ
Глава I.
Современное состояние проблемы обеспечения прочности и герметичности радиоэлектронных систем
1.1. Анализ элементной базы и её влияние на надежность работы изделий
в сложных условиях эксплуатации 7
1.2. Проблема прочности и герметичности компаундированных изделий РЭА 11
1.3. Анализ физико-механических характеристик герметизирующих материалов 15
1.4. Обзор методов оценки прочности сопряженной системы
"герметизируемая конструкция-герметизирующий материал" 16
1.5. Методы измерения деформаций и оценка возможности их применения
для исследования прочности герметизированных РЭС 18
Глава II.
Разработка математических моделей для расчета напряжений, возникающих в системе "электронный элемент-компаунд" при термоударах
2.1. Выбор и обоснование математических моделей объектов исследования. 21
2.2. Контактные давления и напряжения в резисторах и конденсаторах цилиндрической формы 25
2.2.1. Вывод формулы для расчета напряжений при термоударе 26
2.2.2. Определение контактного давления 34
2.3. Расчет напряжений в резисторе, герметизированном компаундом
в составе гермомодуля, при установившемся перепаде температур 35
2.4. Напряжения в резисторах и конденсаторах,
окруженных слоем герметизирующего материала, неравномерного по длине 36
2.5. Напряжения при осенесиметричном слое компаунда 37
2.6. Напряжения в конденсаторах и резисторах многогранной формы 39
Глава III. Распределение температуры в гермомодуле и в электронных элементах
3.1. Расчет температурного поля в компаундированном гермомодуле
при неустановившихся температурах 43
3.2. Расчет радиального распределения температурного поля в электронном элементе
и прилегающем к нему слое компаунда при неустановившихся температурах 49
3.2.1. Постановка задачи для электронного элемента 49
3.2.2. Вывод формулы для функции распределения температуры (задача 1) 51
3.2.3. Вывод формулы для функции распределения температуры (задача 2) 52
3.2.4. Решение задачи о неустановившемся температурном распределении
по радиусу электронного элемента 57
3.2.5. Решение задачи о неустановившемся температурном распределении
по радиусу компаундного цилиндра 57
3.2.6. Определение контактного давления и температурных напряжений 58
Глава IV.
Разработка экспериментальных методов и средств исследования прочности изделий РЭА
4.1. Выбор клеев для монтажа тензорезисторов 72
4.2. Определение допустимой величины тока питания тензорезисторов 73
4.3. Компенсация температурного приращения сопротивления тензорезисторов 77
4.4. Аппаратура для исследований изделий электронной техники 77
4.5. Разработка рекомендаций по препарированию тензорезисторами объекта исследований 79
Глава V.
Идентификация физико-механических характеристик
сопряженых материалов и оценка статической прочности
системы "электронный элемент—компаунд"
5.1. Экспериментальное определение физико-механических характеристик компаунда
стандартным способом 81
5.2. Теплофизические и механические характеристики компаунда
и керамики резисторов в условиях, приближенных к эксплуатационным 84
5.2.1. Идентификация температурного коэффициента линейного расширения,
модуля упругости и коэффициента Пуассона для компаунда 84
5.2.2. Идентификация температурного коэффициента линейного расширения,
модуля упругости и коэффициента Пуассона для керамики резисторов 90
5.3. Определение напряжений в электронных элементах, герметизированных компаундом 92
5.4. Оценка прочности системы "электронный элемент-компаунд" 95
5.4.1. Определение реального коэффициента запаса прочности .. 97
5.4.2. Программа расчета напряжений в электронных элементах и компаунде
при термоударах 100
5.5. Разработка эффективных технологических методов защиты электронных элементов 107
Глава VI. Особенности обработки статистических данных
о прочностных характеристиках некоторых материалов и элементов
6.1. Обработка статистических материалов, имеющих многомодальные законы распределения 110
6.2. Сравнение прочности ЭРЭ и герметиков различных модификаций
и влияние на их прочность различных технологических операций 117
6.3. Сравнение прочности керамики резисторов 118
6.4. Влияние операций по подготовке резисторов к монтажу 122
6.5. Определение физико-механических характеристик ситалла, поликора, керамики 125
6.5.1. Выбор методики определения модуля упругости для пластин,
изготовленных из ситалла и поликора 125
6.5.2. Определение модуля упругости ситалла и поликора, оценка точности измерений 126
6.5.3. Результаты испытаний 127
6.5.4. Статистическая обработка данных эксперимента 130
6.6. Определение предела прочности ситалла и поликора 131
6.6.1. Результаты испытаний 132
6.6.2. Статическая обработка данных эксперимента 133
6.7. Определение модуля упругости керамики 136
6.7.1. Методика определения модуля упругости и оценка точности измерения 136
6.7.2. Результаты испытаний 138
6.7.3. Статистическая обработка данных эксперимента 139
Глава VII.
Исследование влияния деформаций печатных плат на функциональную работоспособность РЭА
7.1. Объекты исследования - печатные (монтажные) платы и блоки РЭА 141
7.2. Влияние эксплуатационных и технологических факторов
на деформирование плат микромодулей 146
7.2.1. Термоудар 146
7.2.2. Изменение атмосферного давления 148
7.2.3. Монтажные напряжения 149
7.2.4. Влияние способа формовки выводов резисторов 151
7.2.5. Влияние технологии монтажа плат микромодулей 154
7.3. Исследование влияния времени выдержки под нагрузкой платы функционального узла
на деформации, смонтированных на ней плат микромодулей 157
7.4. Влияние изгиба объединительных плат на деформирование контактных, узлов 159
7.5. Методика установления допустимого коробления объединительных плат 162
Глава VIII. Практика применения теоретических и экспериментальных разработок
8.1. Прочность керамических дисковых конденсаторов,
герметизируемых компаундом, при термоударах 167
8.1.1. Вывод формул для определения деформаций и напряжений в компаунде
и керамических дисках, адгезирующих только по торцам 167
8.1.2. Определение напряжений в керамических дисках и компаунде,
адгезирующих только по цилиндрической поверхности 173
8.1.3. Оценка прочности керамического диска 174
8.1.4. Расчет интенсивности контактной нагрузки и напряжений в керамике,
герметизированной компаундом 174
8.1.5. Экспериментальная часть 176
8.2. Расчетно-экспериментальное исследование статической прочности
металлокерамических конденсаторов многогранной формы 178
8.2.1. Испытания конденсаторов на растяжение 178
8.2.2. Влияние прогрева контактного узла конденсатора на величину разрушающих усилий 182
8.2.3. Измерение предельных деформаций в сложном напряженном состоянии 184
8.3. Расчет и измерение монтажных напряжений в паяных конструкциях микросборок 192
8.3.1. Определение температурных напряжений в пластине и рамке 192
8.3.2. Влияние "демпфирующего" слоя 195
8.3.3. Измерение температурных деформаций и напряжений 195
8.4. Некоторые вопросы статической прочности микросхем и микросборок 200
8.4.1. Статическая прочность микросхем 151.15-2 и 157-29 200
8.4.2. Монтажные напряжения в корпусах микросхем 157-29
вследствие припайки выводов к объединительной плате 204
8.4.3. Влияние установки подложки на напряжения в дне корпуса микросхемы 151.15-2 204
8.4.4. Деформации и напряжения в корпусах микросхем 157-29 после покрытия их лаком 204
8.4.5. Температурные напряжения в корпусах микросхем 205
8.4.6. Напряжения в дне корпуса микросхем
от максимально допустимой растягивающей нагрузки на выводы 206
8.5. Измерение усилий в выводах микросхем и напряжений в стеклоспае 207
8.5.1. Осевые усилия, разрушающие контактную группу микросхемы 401-14-2 207
8.5.2. Измерение усилий, действующих на вывод при формовке 208
8.5.3. Осевые усилия, разрушающие контактную группу микросхемы 301.12-1 211
8.5.4. Измерение напряжений при формовке выводов 212
8.5.5. Измерение внутренних напряжений в стеклоспае 212
Глава IX. Прочность стеклоспаев изделий электронной техники
9.1. Обоснование последовательности расчета на прочность объектов исследования
и их математическая модель 215
9.1.1. Напряжения при воздействии внешних и внутренних контактных давлений 216
9.1.2. Напряжения при произвольных законах распределения температуры
по радиусу изделия 220
9.1.3. Напряжения при одновременном действии давления и температуры 222
9.1.4. Контактные давления и напряжения в изделиях РЭА и микроприборах, приводимых
к схеме трехслойных цилиндров (одновременное действие давления и температуры) 224
9.1.5. Анализ полученных зависимостей. Эпюры 226
9.2. Методика определения допускаемых разбросов физико-механических характеристик
материалов, используемых при изготовлении микроприборов РЭА 230
9.3. Упрощенная методика расчета температурных напряжений
в свободных и защемленных пластинах изделий РЭА
при произвольных законах распределения температуры по радиусу 232
9.4. Аналитический расчет закона распределения температуры
для круглой стеклянной пластины при стеклоспае на индукционных установках 235
9.5. Методика определения суммарных напряжений в узлах микроприборов
(остаточных и от избыточного давления) 238
9.6. Определение предельных напряжений в стеклоспаях с учетом дефектов стекол.
Условие прочности 244
9.7. Последовательность проектного расчета на прочность микроприборов РЭА,
содержащих стеклоспаи и герметизируемых компаундами 248
9.8. Расчет на прочность фотодатчиков. Применение разработанной методики
для определения внутренних напряжений в корпусах фотодатчиков 250
9.8.1. Напряжения в стеклах фотодатчиков
при одновременном действии давления и температуры 250
9.8.2. Результаты расчета окошечных бусинковых стеклоспаев,
полученных по различным методикам 260
9.9. Методика тензометрирования и аппаратура 273
9.9.1. Краткие сведения и параметры аппаратуры, использованная методика 273
9.9.2. Методика тензометрирования микроприборов при высотных испытаниях 278
9.10. Применение экспериментальных методов и средств
для проверки теоретических положений 280
9.10.1. Исследование напряжений, возникающих и накапливающихся
в узлах микроприборов, в процессе их изготовления 280
9.10.2. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов 289
Глава X.
Герметичность и прочность
цилиндрических компаундированных гермоузлов с проходными выводами (на примере тонкопленочных и электролитических конденсаторов)
10.1. Введение 291
10.2. Разработка математической модели взаимодействия компаунда с выводом и оболочкой,
а также мероприятий по обеспечению прочности и герметичности 292
10.2.1. Расчет прогиба оболочки 293
10.2.2. Расчет контактного давления на границе "компаунд-оболочка" 303
10.2.3. Расчет контактного давления по схеме трехслойного толстостенного цилиндра 308
10.3. Разработка оптимального профиля компаунда узла герметизации 310
10.4. Разработка конструкции узла герметизации конденсатора с разделительным кольцом 316
10.5. Исследование влияния избыточного давления разогретого воздуха 320
10.5.1. Оценка влияния избыточного внутреннего давления воздуха
на герметичность конденсаторов в осевом направлении 320
10.5.2. Оценка влияния избыточного внутреннего давления воздуха
на герметичность конденсатора в радиальном направлении 321
10.6. Расчет деформации текстолитовой перегородки
под действием избыточного давления разогретого воздуха 327
10.7. Альтернативная технология полимеризации компаунда 334
10.8. Экспериментальные исследования 335
10.8.1. Методика тензометрирования изделий и их препарирование 335
10.8.2. Проверка на герметичность и высотность 336
10.8.3. Измерение деформаций корпуса конденсатора от действия компаунда 337
10.8.4. Результаты тензомегрирования конденсаторов
с серийным узлом защиты от влаги и фигурной формой компаунда 338
10.8.5. Результаты тензометрирования после полимеризации,
термоударов, испытания на высотность 343
Глава XI. Обобщенные тезисы по сопротивлению материалов
11.1. Силы сопротивления материалов - внутренние силы 346
11.2. Растяжнение и сжатие 347
11.3. Статически неопределимые задачи 350
11.4. Теория напряженного состояния 351
11.5. Теории прочности 352
11.6. Сдвиг и смятие 354
11.7. Кручение круглых стержней 356
11.8. Изгиб 359
11.9. Общий метод определения перемещений 364
11.10. Сложное сопротивление 364
11.11. Устойчивость сжатых стержней (продольный изгиб) 365
11.12. Динамическое действие нагрузок 36
7
11.13. Применение электротензометрии
для экспериментального исследования прочности изделий 369