Назаров_Конструирование_РЭС (Конструирование Радиоэлектронных Средств), страница 62

Для конденсаторов с неорганическим диэлектриком в отличие от конденсаторов на основе полимерных материалов важнымиявляются не только поглощенные дозы, но и интегральный поток быстрых нейтронов.При действии РИ в электролитических конденсаторах наблюдаютсянарушение уплотнений и катастрофическое ухудшение электрическихпараметров (в первую очередь, емкости).В жидкостных электролитических конденсаторах с объемным пористым анодом из окисей тантала и ниобия наименее радиационно стойким элементом является герметизирующая прокладка из фтороорганической резины.Причиной ухудшения электрических параметров оксидно-полупроводниковых конденсаторов в условиях воздействия γ-радиации прибольших интегральных потоках являются снижение сопротивлениядвуокиси марганца и, естественно, нарушение работоспособности конденсаторов.Стойкость моточных изделий к воздействию РИ определяется степенью изменения свойств применяемых в них материалов и конструкций и зависит от характеристик γ-нейтронного излучения.

Под воздействием непрерывного γ-нейтронного излучения у магнитных материалов изменяются индукция, магнитная проницаемость, электрическоесопротивление, упругость и другие характеристики. Монолитностьконструкций из железа и меди, обладающих сравнительно большими357коэффициентами теплообразования, приводит к значительному радиационному нагреву. При этом сопротивление изоляции трансформаторовуменьшается на несколько порядков (примерно до 102 ... 104 МОм).При прекращении воздействия излучения сопротивление изоляциивосстанавливается полностью.В современных РЭС важную роль играют радиочастотные и низкочастотные соединители (разъемы).

Встречаются два типа радиационных повреждений разъемов. Повреждение, при котором изменяютсяфизические характеристики изоляционных материалов, может привести к механическому ослаблению опоры штырей, о чем судят по появлению хрупкости органических диэлектриков. Постоянная или временная потеря сопротивления изоляции между контактами или по корпусу— это повреждение второго типа.Наиболее чувствительными элементами к воздействию у-нейтронного излучения у разъемов являются опорные шайбы и контактные промежутки из различных органических диэлектриков и пластмасс, наиболее критичными параметрами при облучении — сопротивленияизоляции, наименее радиационно стойкими — соединители с опорнымишайбами из фторопласта-4.При воздействии импульсного γ-излучения в материалах опорныхшайб и контактных промежутках за счет ионизации возникают токиутечки, что приводит к резкому снижению сопротивления изоляции на3-5 порядков. Такое изменение сопротивления изоляции носитобратимый характер и после прекращения импульса излучения практическиполностью исчезает [57].Радиационная стойкость кабелей и проводов определяется радиационной стойкостью применяемых в них конструкций изоляционныхматериалов, физико-механические свойства которых зависят от поглощенной дозы у-излучения.

Затухание в радиочастотных кабелях равномерно возрастает при увеличении дозы γ-излучения. Сопротивлениеизоляции монтажных проводов с полиэтиленовой изоляцией при воздействии потока нейтронов снижается.10.2. Особенности работы РЭС в условиях воздействия факторовкосмического пространстваК факторам космического пространства, наряду с космическимиионизирующими излучениями, относятся глубокий вакуум, лучистыетепловые потоки и невесомость.Глубокий вакуум космического пространства характеризуется крайне низкими значениями концентрации частиц, плотности и давленияатмосферы.

На высоте 150—200 км давление окружающей среды со358ставляет 10 -4 Па, а на высотах более 10 тыс. км — менее 10-11 Па [59].Однако характеристика условий открытого космического пространстваеще не является характеристикой условий работы РЭС. На поверхностикосмического аппарата в негерметизированных блоках аппаратуры иотсеках изделия за счет испарения материалов конструкций давлениебудет существенно выше давления среды, окружающей изделие (порядка 10-7 ... 10-2Па).

Тепловое воздействие вакуума проявляется вснижении теплоотвода от энерговыделяющих изделий из-за полногоотсутствия конвективного теплообмена и резкого падения теплопроводности газа. Поэтому учет теплового воздействия вакуума на РЭСсводится к определению зависимости допустимых рассеиваемых изделиями мощностей от давления. Глубокий вакуум оказывает сильноевоздействие на трущиеся и контактирующие поверхности, приводя кэффектам сухого трения и холодной сварки. Кроме того, в процессе изменения давления от нормального атмосферного до глубокого вакуумамежду электродами изделий, находящихся под напряжением 100 В иболее, могут наблюдаться такие явления, как электрический пробой,коронный и тлеющий разряды, которые приводят к нарушению работоспособности РЭС. Проявление указанных электрических эффектов наиболее вероятно в области давлений от 10-4 ~ до 10-1Па.Основным источником лучистой энергии космического пространства — лучистых тепловых потоков — является Солнце.

В состав прямого солнечного излучения входит и электромагнитное излучениеСолнца с длиной волны короче 0,3 мкм, называемоеультрафиолетовым излучением. Под действием ультрафиолетовогоизлучения могут меняться свойства оптики и терморегулирующихпокрытий, свойства красителей и органических материалов,поверхностная электропроводность и т.д. Ультрафиолетовоеизлучение проникает в большинстве материалов на глубинунескольких ангстрем, поэтому все повреждения ограничиваются лишьповерхностным слоем.Невесомость как фактор космического пространства имеет местопри свободном орбитальном полете КА и является средством уравновешивания силы гравитации силами инерции. Невесомость, воздействующая на РЭС, рассматривается только как фактор, оказывающий влияние на тепловой режим изделий. В этом смысле невесомость следуетучитывать для РЭС, размещаемой в герметизированных отсеках КА.Тепловое воздействие невесомости так же, как и вакуума, характеризуется отсутствием конвективной составляющей теплоотдачи от энерговыделяющих изделий.

Использование для охлаждения принудительной циркуляции газа в условиях орбитального полета практически устраняет эффект воздействия невесомости. Однако если при этом име359ются «застойные» зоны, в которых скорость потока газа близка к нулю,то в них эффект невесомости проявляется сильно.10.3. Защита от воздействий внешней средыДля защиты поверхности деталей от воздействий внешней средыприменяют различные покрытия, которые по назначению делят на тригруппы: защитные, защитно-декоративные и специальные.Защитные покрытия предназначены для защиты деталей от коррозии, старения, высыхания, гниения и других процессов, вызывающихвыход изделия из строя. Защитно-декоративные покрытия наряду собеспечением защиты деталей придают им красивый внешний вид.Специальные покрытия придают поверхности деталей особые свойстваили защищают их от влияния особых сред.Выбор того или иного вида покрытия в каждом конкретном случаезависит от материала детали, ее функционального назначения и условий эксплуатации.

Основные виды металлических покрытий, их назначение и область применения приведены в табл. 10.1.Таблица 10.1ВидпокрытияЦинковоеКадмиевоеНикелевоеХромовоеОловянносвинцовоеСеребряноеЗолотоеНазначение и областьпримененияпокрытияЗащита от коррозии корпусов,крышек, панелей, шасси, каркасов, резьбовыхкрепежных деталей; получениесветопоглощающей поверхностиЗащита от коррозии в морскихусловияхкорпусов, крышек, каркасов и т.д.Защита от коррозии экранов,сердечников,корпусов, крепежных деталей;приданиедеталям повышенной отражательнойспособностиЗашита от коррозии содновременной декоративной отделкой корпусов, ручек ит.п.;увеличение твердости деталей,работающих на трениеУлучшение пайки контактов,лепестковпроводовУлучшение электропроводности содновременной защитой от коррозииконтактов,пружин, лепестков; улучшение пайкиУменьшение переходныхсопротивленийконтактов, пружин, лепестковМатериалдеталейТолщинапокрытия,мкмСталь,медь,медныесплавы6...30---6..

.30---3...18---9...4S---3...15Сталь, медь,медные сплавы,алюминийи его сплавы6... 15Медь,медныесплавы5...21360Из приведенных в табл. 10.1 металлических покрытий наибольшейтемпературной стабильностью обладает хромовое (тускнеет при500°С); золотое покрытие не взаимодействует с кислотными, щелочными и сернистыми соединениями, но очень мягкое и легкое, подвергается износу и истиранию.

В ряде случаев защитное покрытие делают многослойным, например: слой меди, толщиной 6...10 мкм (высокая адгезия к стали), слой никеля толщиной 3...6 мкм (высокая твердость), слойхрома толщиной 0,5 мкм (антифрикционность).Пленочные покрытия образуют на поверхности материала тонкий и непрерывный слой лака. Они защищают материалы от проникновения в егопоры влаги, увеличивают прочность изоляции. При пропитке или покрытии деталей используют изоляционные лаки УР-231, СБ-1С; перхлорвиниловые эмали ХВ-125; пентафталевые эмали ПФ-115, МФ-28, ПФ-223;эпоксидные эмали Э-5, Э-11; нитроцеллюлозные эмали НЦ-11; ЭМ-508,НЦ-25; кремнийорганические эмали ЭМ-9, ЭМК-2, ЭМКО-81 и компаунды МБК, ЭЗК, ФК-20, УТ-31. Пленочному покрытию изоляционными лаками и эмалями подвергаются многие функциональные узлы печатногомонтажа, микросхемы и микросборки.

Пропитке также подвергаются детали, изготовляемые из гигроскопичных, пористых или волокнистых материалов, а также различные моточные изделия.Применяемые лаки, эмали, компаунды, эпоксидные смолы разрабатывались, в первую очередь, для защиты от коррозии, создания лакокрасочных и декоративных покрытий, а также для пропитки, заливки, склеиванияи т.д. К недостаткам органических полимерных материалов относитсяухудшение электрических и механических свойств при длительном воздействии повышенных температур и их резком изменении.В настоящее время применяются комбинированные пассивационнозащитные покрытия из тонкой пленки неорганического диэлектрика иорганического полимерного покрытия.

Назначение тонкой пленки диэлектрика, например слоя Si О 2, — нейтрализовать активные центры и вопределенной мере стабилизировать свойства поверхности. Относительно толстый слой полимерного покрытия предотвращает механическое повреждение пленки неорганического диэлектрика, защищаетего поверхность от воздействия внешней атмосферы.В качестве пропиточных, заливочных и обволакивающих материаловширокое распространение получили компаунды на основе эпоксидныхсмол ЭД-5 и ЭД-6.