Оценка качества монтажных соединений электронной аппаратуры

Таблица 2.1 – Время образования монослоя влаги для ряда полимеров

Эти закономерности легко понять, рассмотрев механизм диффузии паров и газов в полимерах. Как и в случае жидкостей, диффузия молекул газа в полимерах совершается по пустотам, которые непрерывно образуются вследствие теплового движения отдельных участков молекул. С увеличением гибкости цепей увеличивается их подвижность, а, следовательно, и вероятность образования пустот, по которым может происходить диффузия молекул пара, что и приводит к росту проницаемости полимеров в высокоэластическом состоянии. У стеклообразных полимеров с жесткими цепями проницаемость растет с увеличением рыхлости упаковки молекул, приводящей к появлению большого числа микропор.

Таким образом, можно предположить, что подготовленные для соединения поверхности являются достаточно мощным поглотителем посторонних частиц, которые ослабляют прочность материала и определяют механизм начала процесса разрушения как возникновение и развитие трещин. Значительный рост напряжения на концах развивающейся трещины обуславливает ослабление процессов ползучести и в сторону хрупкого разрушения. Развитие микротрещин происходит в слое материала, структура и свойства которого могут определяться характером физико-химического взаимодействия, в котором участвуют соединяемые материалы, при участии внешних факторов, обуславливающих значительный вклад в несовершенство структуры и состава МОС.

2.2 Моделирование процессов формирования структуры МОС в составе соединения

В зависимости от исходных физико-химических свойств соединяемых материалов, а также режимов монтажа, МОС в составе соединения может иметь различные структуру и состав.

Для полимерных материалов характерно проявление основных свойств, связанных с термореактивностью и влиянием активаторов типа растворителей, загустителей и других компонентов, приводящих к значительному изменению свойств полимерных МОС после образования соединения. Целенаправленное воздействие на протекание процесса образования соединения с использованием полимерных материалов учитывает закономерности влияния растворителей и других дополнительных компонентов на структуру материала, его реологические свойства диффузию и адсорбцию к соединяемым поверхностям.

Основной интерес представляют закономерности массопереноса, приводящие к диффузным явлениям, отстающим по скорости от процессов адсорбции и набухания исходных поверхностей. Общее представление о механизме диффузии при взаимодействии полимерных материалов дает теория стохастических процессов, которая связывает величину коэффициента диффузии с частотой перескока молекулы и расстоянием ее свободного пробега [22]. Это позволяет рассматривать переход диффундирующей молекулы из одного положения в другое как преодоление энергетического барьера между двумя равновесными состояниями, охарактеризовать общие затраты энергии на перенос вещества в структуре полимерного материала и провести на этой основе анализ процессов массопереноса при образовании монтажного соединения. Абсолютные значения энергии активации диффузии для различных по природе материалов и условий монтажа изменяются в широких пределах. Общим приемом изменения энергии активации является введение органического растворителя, что приводит к ее уменьшению, проявляется в увеличении коэффициента диффузии и соответствующем ускорении всего процесса.

Большую роль в процессе монтажа с использованием полимерных материалов может играть пористость соединяемых поверхностей. При рассмотрении закономерностей переноса [23, 24] в системе статических микропор, радиус которых значительно больше размера диффундирующих частиц. Коэффициент диффузии зависит от пористости полимера, извилистости пор, изменении химического потенциала при переходе материала из растворенного в адсорбированное состояние и концентрации адсорбционных центров.

Более простым вариантом интерпретации механизма диффузии в полимерах является использование результатов теории свободного объема полимера V, образующегося в результате теплового движения сегментов полимерной цепи. Поскольку свободным объемом обладает любая конденсированная среда, то при наличии растворителей, пластификаторов, и других компонентов общий свободный объем в первом приближении определяется суммой свободных объемов компонентов системы, причем свободный объем каждого компонента линейно возрастает при повышении температуры. Поэтому величину V можно выразить соотношением

, (2.9)

где – доля свободного объема -го компонента при его температуре стеклования ;

– объемная доля -го компонента в системе;

– температура, превышающая ;

– скачок температурного коэффициента расширения при температуре выше и ниже ее.

В том случае, когда рассматривается практически чистый полимер () в присутствии очень малого количества диффундирующего вещества ( и т.д.), свободный объем полимера

. (2.10)

Увеличение свободного объема полимера приводит к повышению диффузионной подвижности низкомолекулярного вещества. Вместе с тем свободный объем полимера согласно формуле (2.9), возрастает при повышении температуры и концентрации растворителя или пластификатора. При этом присутствие растворителя способствует более резкому по сравнению с исходным полимером возрастанию свободного объема с повышением температуры. Теория свободного объема предполагает, что перемещение диффундирующей молекулы происходит без затрат энергии и зависит только от вероятности появления вблизи молекулы микрополости необходимого размера.

 Скачать реферат