Діагностування міцності компаундованих конструкцій електронної техніки при термоциклюванні
Вантажиться...
Дата
2020
Автори
Ковтун, І.І.
Бойко, Ю.М.
Батовський, В.В.
Kovtun, I.
Boiko, J.
Batovsky, V.
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Хмельницький національний університет
Анотація
Стаття присвячена розробці методу діагностування міцності компандованих конструкцій електронної техніки при
термоциклюванні. Об’єктом дослідження представлено керамічні конденсатори полімеризовані компаундом. Через різницю в
коефіцієнтах лінійного розширення між керамікою та компаундом під впливом термоударів з'єднання кераміки і компаунду
зазнає термічних напружень, що при несприятливому поєднанні цих коефіцієнтів та механічних характеристик обох
матеріалів може спричинити розтріскування компаунду або кераміки та руйнування всієї конструкції. В рамках
представленого дослідження було визначено температурні межі роботи датчиків акустичного емісії, проведено відбір
хвилеводу акустичної емісії, що дозволило розширити межі температурного діапазону вимірювань, створена вакуумна
установка, яка перешкоджала утворенню льоду на тестовому зразку і хвилеводі, здійснено розділення сигналів акустичної
емісії, що випромінюються компаундною і керамічної складовими конструкції та запропоновано спосіб неруйнівного
діагностування і контролю міцності та попередження небезпечних станів нероз'ємних з'єднань різних композиційних
матеріалів в умовах термоциклювання від + 60 С до –50 С.
The assembly of ceramic compounded capacitor, such as K 15-5, represents a ceramic disc polymerized by compound. Due to difference in linear expansion coefficients between ceramics and compound when subjected to thermal impacts ceramic-compound joint undergoes a thermal stresses, which under unfavorable combination of these coefficients and mechanical characteristics of both materials may cause cracking of compound or ceramics and destruction of the joint structure. The following tasks were accomplished in the current research. Thermal limits have been specified for operation of acoustic emission sensors made as an assembly of different materials, such as steel, ceramics, plastics, which are also capable of emitting acoustic emission signals during thermal cycling. The waveguide is selected and used for transmitting acoustic emission signals from the object in the thermal chamber to the acoustic emission sensor outside the thermal chamber, what expanded the temperature range by increasing positive temperatures up to + 90 deg С and negative temperatures down to –60 deg С. To eliminate hindrances associated with formation and cracking of ice during transition from positive temperatures to negative and reverse, the vacuum chamber was created. The frequency separation of acoustic emission is accomplished for ceramic and compound parts of capacitor. The frequency bands are: 650-1000 kHz for ceramic component K-15 using sensor P113 (0.5-1.0 MHz); 130-300 kHz for compound component using sensor P113 (0.2-0.5 MHz). The method has been designed for non-destructive strength diagnostics of non-detachable assemblies of ceramics and compound, such as capacitors K-15-5, subjected to thermal impacts in the temperature range from +60 to –50 deg C. Manifestation of the Kaiser effect after first two thermal impacts indicates of compliance with acceptable strength condition of tested assembly, appearance of acoustic emission on N-th thermal cycle detects beginning of destructive process and indicates that such assembly will be destroyed in 5-10 cycles.
The assembly of ceramic compounded capacitor, such as K 15-5, represents a ceramic disc polymerized by compound. Due to difference in linear expansion coefficients between ceramics and compound when subjected to thermal impacts ceramic-compound joint undergoes a thermal stresses, which under unfavorable combination of these coefficients and mechanical characteristics of both materials may cause cracking of compound or ceramics and destruction of the joint structure. The following tasks were accomplished in the current research. Thermal limits have been specified for operation of acoustic emission sensors made as an assembly of different materials, such as steel, ceramics, plastics, which are also capable of emitting acoustic emission signals during thermal cycling. The waveguide is selected and used for transmitting acoustic emission signals from the object in the thermal chamber to the acoustic emission sensor outside the thermal chamber, what expanded the temperature range by increasing positive temperatures up to + 90 deg С and negative temperatures down to –60 deg С. To eliminate hindrances associated with formation and cracking of ice during transition from positive temperatures to negative and reverse, the vacuum chamber was created. The frequency separation of acoustic emission is accomplished for ceramic and compound parts of capacitor. The frequency bands are: 650-1000 kHz for ceramic component K-15 using sensor P113 (0.5-1.0 MHz); 130-300 kHz for compound component using sensor P113 (0.2-0.5 MHz). The method has been designed for non-destructive strength diagnostics of non-detachable assemblies of ceramics and compound, such as capacitors K-15-5, subjected to thermal impacts in the temperature range from +60 to –50 deg C. Manifestation of the Kaiser effect after first two thermal impacts indicates of compliance with acceptable strength condition of tested assembly, appearance of acoustic emission on N-th thermal cycle detects beginning of destructive process and indicates that such assembly will be destroyed in 5-10 cycles.
Опис
Ключові слова
керамічний компаундований конденсатор, акустична емісія, термоциклювання, неруйнівна діагностика, ceramic compounded capacitor, acoustic emission, thermal impact, non-destructive diagnostics
Бібліографічний опис
Ковтун І. І. Діагностування міцності компаундованих конструкцій електронної техніки при термоциклюванні / І. І. Ковтун, Ю. М. Бойко, В. В. Батовський // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2020. – № 1. – С. 28-33.