Вплив герметизації на виникнення та передачу температурних деформацій електронних модулів

ВПЛИВ ГЕРМЕТИЗАЦІЇ НА ВИНИКНЕННЯ ТА ПЕРЕДАЧУ ТЕМПЕРАТУРНИХ ДЕФОРМАЦІЙ ЕЛЕКТРОННИХ МОДУЛІВ

INFLUENCE OF THE SEALING ON APPEARANCE AND TRANSMISSION OF TEMPERATURE DEFORMATIONS IN ELECTRONIC MODULES

Сторінки: 150–157. Номер: №3, 2022 (309)
Автори:
КОВТУН І. І.
https://orcid.org/0000-0002-1430-6479
ПЕТРАЩУК С. А.
https://orcid.org/0000-0003-2043-1409
БОЙКО Ю. М.
https://orcid.org/0000-0003-0603-7827
Хмельницький національний університет
Igor KOVTUN, Svitlana PETRASHCHUK, Juliy BOIKO
Khmelnуtskyі National University
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-309-3-150-157

Анотація мовою оригіналу

Представленим в даній роботі науковим результатом є подальший розвиток застосування теорії Ламе-Гадоліна про взаємодію складених товстостінних циліндрів для оцінки міцності електронних компонентів, що мають форму тіл обертання та оточуючого шару компаунду при довільній формі заливки останнього в умовах термоудару. В межах осесиметричної задачі проведена оцінка напружено-деформованого стану системи електронний компонент – компаунд при перепаді температур, завдяки чому виявлено закономірність виникнення максимальних загальних радіальних, окружних та осьових напружень в залежності від їх радіального розподілу та режиму температурного навантаження. Здійснено розрахунок напружень в резисторі С2-29В герметизованому компаундом марки ЕЗК-25 в складі гермомодуля при сталому перепаді температур. Запропоновано експериментальний спосіб визначення граничних напружень в електронних компонентах герметизованих компаундом. Представлені ефективні технологічні методи захисту електронних компонентів герметизованих компаундом.
Ключові слова: герметизований електронний модуль, електронний компонент, компаунд, міцність, напружено-деформований стан

Розширена анотація англійською  мовою

The scientific result presented in this paper consists in development of the Lame-Gadolin theory about   interaction of joint thick-walled cylinders application to estimate strength of electronic components represented by  bodies of revolution and surrounding layer of compound sealed by an arbitrary shape subjected to thermal impacts in the temperature range from +70 to -60 deg C. The difference in the coefficients of linear thermal expansion and other physical and mechanical characteristics of compound and electronic components under the temperature changes produces a contact pressure on their contact area causing thermal strain and stress in materials of both bodies in the sealed structure. Within the framework of the axisymmetric problem, the stress-strain condition of the electronic component-compound system has been assessed in condition of thermal impact, due to which the pattern of the maximum total radial, circumferential and axial stresses has been revealed depending on their radial distribution and the temperature load mode. The stress estimation in the S2-29V resistor sealed with the EZK-25 compound inside the sealed electronic package has been performed at the constant temperature drop. The experimental method is proposed for determining the ultimate stresses in electronic components sealed with compound under stress and strain condition identical to the operational one. Experimental measurement of circumferential and axial strains was carried out by using method of electrotensometry. Thermal impacts were reproduced in the thermostat and the climatic chamber. Technological methods for protection of electronic components in the structures of electronic packages sealed with compound has been proposed by embedding elastic and dissipative joints between electronic components and a sealant, and the effectiveness of their application is experimentally evaluated based on determination of the damping coefficient.
Keywords: sealed electronic package, electronic component, compound, strength, stress and strain condition

Література

1. Robertson C. T. Printed Circuit Board Designer’s Reference: Basics / C. T. Ro-bertson. – New Jersey : Prentice Hall Professional, 2003. – 277 р.
2. Tong J. P. C. A DMAIC approach to printed circuit board quality improvement / J. P. C. Tong, F. Tsung, B. P. C. Yen // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – London : Springer, 2004. – Vol. 23, Issue 7–8. – Р. 523–531.
3. Electronic packaging: design, materials, process, and reliability / John H. Lau, C. P. Wong, John L. Prince, Wataru Nakayama. – New York : McGraw-Hill Professional, 1998 – 496 p.
4. ДСТУ 2634–94. Вироби електронної техніки. Методи оцінювання відповідності вимогам до надійності. – [Чинний від 1995-07-01]. – Київ : Держспоживстандарт України, 1995. – 4 с.
5. ДСТУ 7655:2014. Вироби електронної техніки. Загальні вимоги щодо надійності та методи випробування. – [На заміну ГОСТ 25359-82 ; чинний від 2015-07-01]. – Київ : Держспоживстандарт України, 2009. – 9 с.
6. ДСТУ 8216:2015. Вироби електронної техніки. Класифікація за умовами застосування та вимоги стійкості до зовнішніх впливових чинників. – Київ : Держспоживстандарт України, 2017. – 11 с.
7. Прогнозирование надёжности узлов и блоков радиотехнических устройств космического назначения на основе моделирования напряжённо-деформируемых состояний : монография / С. Б. Сунцов, В. П. Алексеев, В. М. Карабан, С. В. Пономарёв. – Томск : Изд-во Томск. гос. ун-та систем упр. и радиоэлектроники, 2012. – 114 с.
8. Талицкий Е. Н. Защита электронных средств от механических воздействий. Теоретические основы / Е. Н. Талицкий. – Владимир : Владим. гос. ун-т., 2001. – 256 с.
9. Singh Т. Failure Modes and Mechanisms in Electronic Packages / Т. Singh., P. Viswanadham. – Boston : Chapman & Hall, MA: Springer, 1998. – Р. 363.
10. Calculation of mechanical stresses in adjoint system of electronic component and compound and strength assessment / V. Royzman, S. Petrashchuk, I. Kovtun, A. Lokoshchenko // Journal of Vibroengineering. – Vilnius, 2013. – Vol. 15, Issue 1. – P. 65–71.
11. Писаренко Г. С. Опір матеріалів / Г. С. Писаренко, О. Л. Квітка, Е. С. Уманський ; за ред. Г. С. Писаренка. – 2-е вид. допов. і перероб. – Kиїв : Вища школа, 2004. – 655 с.
12. Petrashchuk S. Solving Problem of Thermal Conduction for Providing Strength of Electronic Units on Thermal Impacts / S. Petrashchuk, I. Kovtun, A. Voznyak // Heat and Mass Transfer in the System of Thermal Modes of Energy. Technical and Technological Equipment (HMTTSC-2016): MATEC Web of Conferences (Tomsk, April 19-21, 2016). – Vol. 72. – 5.
13. Kovtun I. Thermal stress in encapsulated electronic packages / I. Kovtun, S. Petrashchuk, J. Boiko // Proceedings of the IEEE International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo), (Odessa, Ukraine, 9–13 September, 2019). – Р. 6.
14. Ройзман В. П. Ідентифікація фізико-механічних характеристик полімерних матеріалів / В. П. Ройзман, І. І. Ковтун, С. А. Петращук // Вісник Технологічного університету Поділля. – Хмельницький : ТУП, 2002. – № 4, ч. 1. – С. 18–25.

References

1. Robertson C. T. Printed Circuit Board Designer’s Reference: Basics / C. T. Ro-bertson. – New Jersey : Prentice Hall Professional, 2003. – 277 р.
2. Tong J. P. C. A DMAIC approach to printed circuit board quality improvement / J. P. C. Tong, F. Tsung, B. P. C. Yen // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – London : Springer, 2004. – Vol. 23, Issue 7–8. – Р. 523–531.
3. Electronic packaging: design, materials, process, and reliability / John H. Lau, C. P. Wong, John L. Prince, Wataru Nakayama. – New York : McGraw-Hill Professional, 1998 – 496 p.
4. DSTU 2634–94. Electronic components. Methods of estimation of conformity with demands on dependability. – Valid from 1995-07-01. – Kiyv : Derszspozhivstandard of Ukraine, 1995. – 4 p.
5. DSTU 7655:2014. Electronic components. General standards for reliablilty and testing methods. – Valid from 2015-07-01. – Kyiv : Derszspozhivstandard of Ukraine, 2009. – 9 p.
6. DSTU 8216:2015. Electronic components. Classification by conditions of expoitation and standards of resistance to external impacts. – Kyiv : Derszspozhivstandard of Ukraine, 2017. – 11 p.
7. Reliability prediction for space radio engineering devices based on the simulation of stress-strain conditions : Monograph / S. B. Suntsov, V.P. Alekseev, V.M. Karaban, S.V. Ponomarev. – Tomsk : Publishing of Tomsk. st. un. of control systems and radio engineering, 2012. – 114 p.
8. Talitskii E. N. Protection of electronic devices from mechanical impacts. Theoretical fundamentals / E. N. Talitskii. – Vladimir : Vladimir st. un., 2001. – 256 p.
9. Singh Т. Failure Modes and Mechanisms in Electronic Packages / Т. Singh., P. Viswanadham. – Boston : Chapman & Hall, MA: Springer, 1998. – Р. 363.
10. Calculation of mechanical stresses in adjoint system of electronic component and compound and strength assessment / V. Royzman, S. Petrashchuk, I. Kovtun, A. Lokoshchenko // Journal of Vibroengineering. – Vilnius, 2013. – Vol. 15, Issue 1. – P. 65–71.
11. Strength of materials / G. S. Pisarenko, V. A. Agaev, A. L. Kvitka, V. G. Popkov, Y. S. Umanskiy. – 2-nd Edition. – Kiev : Technika, 1967. – 792 P.
12. Petrashchuk S. Solving Problem of Thermal Conduction for Providing Strength of Electronic Units on Thermal Impacts / S. Petrashchuk, I. Kovtun, A. Voznyak // Heat and Mass Transfer in the System of Thermal Modes of Energy. Technical and Technological Equipment (HMTTSC-2016): MATEC Web of Conferences (Tomsk, April 19-21, 2016). – Vol. 72, P. 5.
13. Kovtun I. Thermal stress in encapsulated electronic packages / I. Kovtun , S. Petrashchuk, J. Boiko // Proceedings of the IEEE International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo), (Odessa, Ukraine, 9–13 September, 2019). – Р. 6.
14. Royzman V. P. Identification of physical and mechanical characteristics of polymeric materials / V. P. Royzman, I. I. Kovtun, S. A. Petrashchuk // Herald of Technological universitye of Podillia. – Khmelnitsly : TUP, 2002. – 4, Iss. 1. – P. 18-25.