Физико-химические свойства диэлектриков

Теплопроводность

Тепло, которое выделяется в диэлектрике вследствие диэлектрических потерь, должно проходить через слой изоляции (в случае проводов) в окружающую среду. Количество тепла, прошедшее через единицу площади в единицу времени при градиенте температуры 1К называется коэффициентом теплопроводности g_Т [Вт/мК].

(Воздух g_Т = 0,05,фторопласт -40, 23, оксид Al -25-30). Наибольшие значения характерны для оксида бериллия (218), он используется как теплоотводящий диэлектрический материал в мощных полупроводниковых приборах.

Пористые диэлектрики обладают малой теплопроводностью. Для повышения ее применяют пропитку.

Нагревостойкость – способность диэлектрика выдерживать воздействия повышенной температуры в течение времени, соответствующего сроку нормальной эксплуатации без ухудшения его свойств. Нагревостойкость оценивается температурой, при которой начинают изменяться электрические и механические характеристики диэлектрика. ГОСТ 8865-70 устанавливается 7кл нагревостойкости.

кл. Y = Тпред - 90 С (полистирол, полиэтилен, бумага, ткани, картон)

кл. А = Тпр -105 С (те же, только пропитаны смолами, маслами, лаками)

кл. Е -120 С – (гетинакс, текстолит, эпоксидные смолы, полиуретановые смолы, компаунды)

кл. В -130 С – (стеклотекстолит, стеклоткань)

кл. F -155 С – (материалы полученные на основе слюды, стекловолокна, асбеста, пропитанные кремнийорганическими, эпоксидными смолами)

кл. H -180 С – (лаки, резина)

кл. С > 180 С – (фторопласт – 4,полимиидные пленки, слюда, кварц, стекло, асбест.)

Холодостойкость – способность электрической изоляции работать при низких температурах без ухудшения эксплуатационных характеристик. При низких температурах электрические свойства улучшаются, а механические свойства ухудшаются. Лак растрескивается, резина теряет гибкость.

Фторопласт    - 4 - 269 С

полиэтилен     - 40-70 С

полистирол     - 40 С

капрон             - 20 С

полипропилен - 5-15 С

Тепловое расширение характеризуется температурным коэффициентом расширения:

 

                 a_е = ТКЛР = (1 ∕ l) ∙ (∆ l ∕ ∆T),                          (4.18)

где l – исходное значение линейного размера;

∆ l – изменение этого размера при изменении температуры на ∆Т.

Этот параметр надо учитывать при соединении различных материалов (керамический корпус, пластмассовый корпус ИС, и выводы из металлического сплава, должно иметь соответственно ТКЛР равны или сравнимы).

Влагостойкость – способность сохранять свои свойства в атмосфере, насыщенной водяными парами. Она определяется такими характеристиками: гигроскопичность, способность впитывать влагу при контакте с водой или водяными парами. Влагопроницаемость – это способность диэлектрика пропускать через себя пары воды.

При оценке на влагостойкость, прежде всего надо учитывать склонность к смачиванию, которая определяется краевым углом смачивания Q. Если Q > 90 С, то материал относится к несмачиваемым, т.е. является более стойкий к воздействию влаги.

Сильнее смачиваются полярные диэлектрики, чем неполярные.

Радиационная стойкость способность диэлектрика выдерживать воздействие ионизирующего излучения без ухудшения свойств (рентгеновского излучения, нейтронного излучения и так далее, что особенно важно для космических аппаратов, для приборов ядерной энергетики). Наиболее подвержены действию радиации – органические диэлектрики, полимеры могут разрушаться. Менее сильно облучение влияет на неорганические диэлектрики (кварц, слюда, оксиды бериллия, циркония).