Нормальных колебаний

Монтажные и фиксирующие отверстия должны быть расположены в соответствии с требованиями чертежа и иметь допустимые отклонения, определяемые классом точности ПП. Для повышения надежности паяных соединений внутреннюю поверхность монтажных отверстий покрывают слоем меди толщиной не менее 25 мкм. Покрытие должно быть сплошным, без включений, пластичным, с мелкокристаллической структурой и прочно сцепленным с диэлектрическим основанием. Оно должно выдержать токовую нагрузку 250 А/мм2 в течение 3 с при нагрузке на контакты 1 ... ... 1,5 Н и четыре (для МПП — три) перепайки выводов без изменения внешнего вида, подгаров и отслоений. После циклического воздействия изменения температур сопротивление перехода металлизированного отверстия не должно отличаться более чем на 20% от значения сопротивления в нормальных климатических условиях. Допускаются в отверстиях точечные неметаллизированные участки диаметром не более 0,2 мм. Число таких отверстий на плате не должно превышать 0,3% от общего числа. При недопустимом повреждении металлизированные отверстия восстанавливают с помощью пустотелых заклепок, и их число не должно превышать 2% от общего числа отверстий, но не более 10 шт. на ПП. Переходные несквозные металлизированные отверстия между наружными и внутренними слоями МПП должны быть заполнены смолой в процессе прессования, которая не должна иметь газовых включений и натекать на контактные площадки.

Технологический процесс изготовления ПП не должен ухудшать электрофизические и механические свойства применяемых конструкционных материалов. Сопротивление изоляции между двумя рядом расположенными элементами ПП при минимальном расстоянии между ними 0,2 ... 0,4 мм не должно быть для стеклотекстолита меньше: а) 10000 МОм при нормальных климатических условиях (температура 25±1°С, относительная влажность 65+15%, атмосферное давление 96 ... 104 кПа); б) 1000 МОм после воздействия (2 ч) температуры —60±2°С и 300 МОм после воздействия (2 ч) температуры ±85±2°С; в) 20 МОм после пре-226

В качестве основы в слоистых пластиках используют электроизоляционную бумагу или чаще стеклянную ткань. Их пропитывают фенольной или фенолоэпоксидной смолой. Фольгирование диэлектриков с одной или с двух сторон осуществляют прессованием при температуре 160 ... 180°С и давлении 5 ...15 МПа. Фольгированные слоистые диэлектрики поставляются в виде листов размерами от 400 до 1100 и толщиной 0,06 ... 3 мкм. Их используют при субтрактивных методах изготовления ПП и МПП. Гетинакс, обладая удовлетворительными электроизоляционными свойствами в нормальных климатических условиях, хорошей обрабатываемостью и низкой стоимостью, нашел применение в производстве бытовой РЭА. Для ПП, эксплуатирующихся в сложных климатических условиях, используют более дорогие, обладающие лучшими техническими характеристиками стекло-текстолиты (табл. 9.3). Они отличаются широким диапазоном рабочих температур (—60 ... + 150°С), низким (0,2 ... 0,8%) водопоглощением, высокими значениями объемного и поверхностного сопротивлений, стойкостью к короблению.

Соответствие физико-механических свойств и других качественных характеристик конструкционных материалов, используемых при изготовлении ПП и МПП, требованиям технических условий устанавливается входным контролем предприятия по стандартным методикам. Одновременно контролируются технологические свойства материалов. Испытание на пробивку отверстий (ГОСТ 24649—81) проводится на тестовой плате в нормальных климатических условиях или при нагреве 40 ... 60 °С. Пуансоном размером 5X5 мм последовательно пробивают несколько серий отверстий. При переходе от одной серии к другой уменьшают перемычку между отверстиями (3,5; 3,0; 2,5; 2,0; 1,5; 1,0; 0,5 мм) и визуально определяют, при каком значении перемычки появляются трещины. Штампуемость k—a/b, где а — самая узкая неповрежденная ширина перемычки, b — толщина материала. Устойчивость к действию растворителей проверяется путем помещения заготовки на 2 мин в пары трихлорэтилена. После этого на ней не должно наблюдаться вздутий и расслоения. Содержание смолы в прокладочной стеклоткани контролируется взвешиванием тестовой платы до и после пребывания в термошкафу в течение 30 ... 40 мин при температуре 500 ... 600°С. Проверяется также влияние технологических операций на прочность сцепления фольги с диэлектриком. Для этого на тестовой плате размером 50X120 мм изготавливается несколько проводников шириной Змм. Методом отслаивания определяется прочность сцепления в исходном состоянии и после воздействия технологических факторов (например, времени травления).

150-кратный цикл изгибов радиусом 3+0,5 мм на 90° в обе стороны от исходного положения); 2) перепайка (5—10) отверстий и (5—10) контактных площадок, проверка паяемости (1—2 платы); 3) проверка омического сопротивления металлизированных отверстий (3 шт.) и их устойчивости к кратковременной токовой перегрузке; 4) проверка в нормальных климатических условиях целостности электрических цепей и сопротивления изоляции (но не менее чем на 5 парах проводников, в том числе цепей питания); 5) контроль внешнего вида, целостности соединений и сопротивления изоляции после воздействия климатических факторов, устанавливаемых в зависимости от группы жесткости испытаний по соответствующему стандарту.

Приемосдаточные испытания проводятся партиями не более 1000... 1200шт., изготовленными по одной конструкторской и технологической документации, и включают: 1) стопроцентный контроль габаритных и установочных размеров, внешнего вида диэлектрического основания и проводящего рисунка на соответствие конструкторской документации, величины изгиба и скручивания, правильности монтажных соединений на отсутствие обрывов и коротких замыканий; 2) выборочную проверку (3% от партии, но не менее 3 шт.) сопротивления изоляции в нормальных климатических условиях при ручном контроле и стопроцентную проверку при автоматизированном; 3) выборочный контроль (1—2 платы от ежедневной выработки) толщины металлизации в отверстиях; 4) выборочную проверку (3% от партии, но не менее 3 шт.) паяе-мости контактных площадок и металлизированных отверстий, а также их устойчивости к перепайкам.

При входном контроле все комплектующие элементы подвергаются испытаниям, объем и условия проведения которых устанавливаются для каждого типа изделия в зависимости от реального качества этого изделия, определяемого анализом статистических данных и требований, предъявляемых к готовому изделию. Технологический маршрут входного контроля составляется на основании следующих видов испытаний: 1) проверка внешнего вида; 2) выборочный контроль габаритных, установочных и присоединительных размеров; 3) проверка технологических свойств (паяемо-сти, свариваемости); 4) проведение электротермотренировки в течение 168 ч при повышенной рабочей температуре среды; 5) проверка статических электрических параметров при нормальных климатических условиях, пониженной и повышенной рабочей температуре среды; 6) проверка динамических параметров при нормальных климатических условиях; 7) функциональный контроль при нормальных климатических условиях и повышенной рабочей температуре среды.

Эластичные кремнийорганические компаунды типа «Виксинт», «Эластосил» и другие характеризуются повышенной (до 250 °С) нагрево- и влагостойкостью, низкими внутренними напряжениями, большинство из них отверждаетея при нормальных климатических условиях. Их применяют для влагозащиты полупроводниковых приборов и ИС, катушек индуктивностей из микропроводов, магнитопроводов из феррита и пермаллоя. К недостаткам этих компаундов относятся низкая адгезия и механическая прочность, выделение продуктов, вызывающих коррозию металлов, ограничение толщины заливочного состава (2.. .3 мм).

Пластмассы общего применения имеют меньшую стоимость, чем перечисленные. Из них изготовляют изделия, предназначенные для работы в стационарной РЭА, при нормальных климатических условиях с небольшой электрической нагрузкой. Они хорошо прессуются и обладают стабильными во времени параметрами. Пресс-порошки марок К-21-22, К-214-2, К-18-2 при горячем прессовании позволяют изготовлять мелкие армированные детали различной конфигурации. Пресс-порошок ФКПМ-15Т обеспечивает повышенную стойкость к плесени.

Предварительная выдержка проводится с целью устранения или частичной нейтрализации воздействия на изделия предыдущих условий. Изделия при этом выдерживают, как правило, в нормальных климатических условиях: при температуре воздуха 25±10°С, относительной влажности 45—75%, атмосферном давлении (0,86—1,06)-105 Па. v .

Испытание первым способом возможно, когда объем камеры достаточно велик, чтобы имитировать условия свободного обмена воздуха, в камере отсутствует принудительная циркуляция воздуха или ее охлаждающим' действием можно пренебречь. Проведение испытания по первому способу возможно также в случае, когда температура перегрева участка (узла) изделия, определенная в нормальных климатических условиях (вне камеры), не превышает 25°С и разность заданной температуры воздуха в камере при испытании и температуры нормальных климатических условий не превышает 35°С. В остальных случаях испытание теплорассеивающих изделий следует проводить вторым способом. При испытании изделий только под термической нагрузкой их выдерживают при данной температуре в течение заданного времени.

Рассеяние на тепловых колебаниях решетки (на фоно-нах). Подобно тому как электромагнитное поле излучения можно трактовать как набор световых квантов — фотонов, поле упругих колебаний, заполняющих кристалл, можно считать совокупностью квантов нормальных колебаний решетки — фононов. Аналогично фотону фонон обладает не только энергией, но и импульсом. Однако фононы не являются частицами в обычном смысле. Появляясь в результате квантования нормальных колебаний, они представляют собой корпускулярный аспект описания коллективных волновых движений, охватывающих кристалл. Средняя длина свободного пробега электронов должна, очевидно, быть обратно пропорциональна концентрации фононов Пф, т. е. Я ~ 1/«ф. Известно, ч-то при высоких температурах пф ~ ~ Т, поэтому

Рассеяние на тепловых колебаниях решетки (на фононах). Подобно тому, как электромагнитное поле излучения можно трактовать как набор световых квантов - фотонов, так поле упругих колебаний, заполняющих кристалл, можно считать совокупностью квантов нормальных колебаний решетки - фононов. Средняя длина свободного пробега электронов должна, очевидно, быть обратно

метод, основанный на изменении в случае повреждения изоляции нормальных колебаний в обмотке, возникающих приприложении импульса. В ходе испытаний снимаются вспомогательные осциллограммы, фиксирующие изменения формы колебаний в обмотке.

Вместо того чтобы изучать индивидуальные колебания отдельных частиц, рассматривают их коллективное движение в кристалле как в пространственно упорядоченной системе. Такой подход основан на том, что вследствие действия сил связи колебание, возникшее у одной частицы, немедленно передается соседним частицам ив кристалле возбуждается коллективное движение в форме упругой волны, охватывающей все частицы кристалла. Такое коллективное движение может быть представлено как совокупность синусоидальных волн, называемых нормальными колебаниями решетки. Число различных нормальных колебаний решетки равно числу ее колебательных степеней свободы. Так как кристалл, состоящий из 'N атомов, представляет собой связанную колебательную систему, обладающую 3JV степенями свободы, то в нем может быть возбуждено в общем случае ЗА/ нормальных колебаний, различающихся частотами, направлением распространения и т. д.

Рассмотрим теперь цепочку, состоящую из атомов двух типов, правильно чередующихся друг за другом ( 4.2, а). Обозначим массу более тяжелых атомов через М, более легких — через т. В такой цепочке возможно возникновение двух типов нормальных колебаний, показанных на 4.2, б, в. Колебания, показанные на 4.2, б, ничем не отличаются от колебаний однородной цепочки: соседние атомы колеблются практически в одной фазе и при q = 0 частота <оак = 0. Такие колебания называют акустическими, так как они включают весь спектр звуковых колебаний цепочки. Они играют основную роль в определении тепловых свойств кристаллов — теплоемкости, теплопроводности, термического расширения и т. д.

В случае нормальных колебаний, показанных на 4.2, в. соседние атомы колеблются в противоположных фазах. Эти колебания можно рассматривать как колебания друг относительно друга двух подрешеток из одинаковых атомов, вставленных одна в другую Их называют оптическими колебаниями, так как они могут .f

На 4.2, г показаны дисперсионные кривые для акустических и оптических нормальных колебаний цепочки, состоящей из двух сортов атомов. В то время как для акустических колебаний частота растет с ростом q и достигает максимального значения при <7гаах= =л/я, для оптических колебаний сотах имеет место при

а — линейная цепочка; б — нормальные колебания цепочки; в —нормальное колебание цепочки, отвечающее самой короткой- волне (наибольшей частоте); г —дисперсионная кривая, выражающая зависимость частоты нормальных колебаний от волнового вектора

о — расположение атомов в цепочке; б — акустические нормальные колебания; в — оптические нормальные колебания; г— дисперсионные кривые для акустических'и оптических нормальных колебаний; 5 — линейная решетка с базисом, в которой возникают оптические колебания; е—акустические ветви нормальных колебаний трехмерной

§ 4.2. СПЕКТР НОРМАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ РЕШЕТКИ

Одним из основных вопросов теории колебаний решетки является вопрос о распределении нормальных колебаний по частотам. Свое рассмотрение мы ограничим решетками Браве, в которых могут возникать лишь акустические колебания. Начнем, как и ранее, с простейшей модели кристалла — линейной цепочки атомов ( 4.1).