ВІСНИК УНІВЕРСИТЕТУ "УКРАЇНА"

Серія "Інформатика, обчислювальна техніка та кібернетика"

STRENGTH OF ELECTRONIC COMPONENTS ENCAPSULATED WITH COMPOUND UNDER THERMAL IMPACTS





PDF версія

УДК 621.396.6.019.3 : 620.172.21

 

STRENGTH OF ELECTRONIC COMPONENTS ENCAPSULATED

WITH COMPOUND UNDER THERMAL IMPACTS

 

DOI 10.36994/2707-4110-2019-2-23-14

 

Julius Boiko., Dr.habil., Prof., Khmelnytsky National University, Khmelnitsky, Ukraine. boiko_julius@ukr.net

Svitlana Petrashchuk, PhD, Associate Prof., Khmelnytsky National University, Khmelnitsky, Ukraine.  svitlana.petrashchuk@gmail.com

Igor Kovtun, PhD, Associate Prof., Khmelnytsky National University, Khmelnitsky, Ukraine. dr.igorkovtun@gmail.com

Oleg Repyuk, postgraduate student., Khmelnytsky National University, Khmelnitsky, Ukraine. boykojuliy@gmail.com

 

Abstract. Electronic packages with complete encapsulation by compound are in the research objective for the represented study. Encapsulation designed to provide reliable protection against all climatic impacts and increases mechanical strength of the package becomes the reason for potentially destructive mechanical stress that appears when packages are subjected to thermal impacts due to internal mechanical interaction between sealed components and sealant caused by difference of their physical and mechanical characteristics. The Lame-Gadolin theory that considers interaction of compound thick-walled cylinders in form of axially symmetric problem has been substantiated for the stress calculations in electronic components represented as the solids of revolution surrounded by the layer of compound and subjected to simultaneous action of pressure and temperature. Statically indeterminate problem was solved with considerations in the material properties and compatibility in deformations in order to define radial, tangential stresses and strain in both electronic components and compound. Calculation formulas for radial and tangential stresses in both electronic component and compound, and the contact pressure at the boundary between two joint cylinders were represented for the case of stabilized temperature drop, which represent the ultimate thermal impact on the encapsulated package. The taken considerations provide stress calculation for sealed components at the arbitrary form of encapsulation, what means irrespective to sealant profile, on only condition that compound thickness is 4 times higher than component’s external radius. Since materials of copmound and compound are in complicated stressed condition their strength assessment is performed by using third strength theory or theory of greatest tangential stresses.

Keywords: strength, stress, strain, electronic package, electronic component, compound, encapsulation, thermal impact, pressure.

 

МІЦНІСТЬ ЕЛЕКТРОННИХ КОМПОНЕНТІВ ГЕРМЕТИЗОВАНИХ КОМПАУНДОМ ПРИ ТЕРМОУДАРАХ

 

Бойко Ю.М., д.т.н., проф. Хмельницький національний університет, Хмельницький, Україна. boiko_julius@ukr.net

Петращук С.А., к.т.н., доц. Хмельницький національний університет, Хмельницький, Україна. svitlana.petrashchuk@gmail.com

Ковтун І.І. к.т.н., доц. Хмельницький національний університет, Хмельницький, Україна. dr.igorkovtun@gmail.com

Реп’юк О. В. магістрант. Хмельницький національний університет, Хмельницький, Україна. boykojuliy@gmail.com

 

Анотація. Об’єктом представленого дослідження є електронні модулі з повною герметизацією компаундом. Герметизація, призначена для забезпечення надійного захисту від усіх кліматичних впливів та підвищення механічної міцності модулів, стає причиною появи потенційно руйнівних механічних на­пружені, які виникають, в умовах коли модулі піддаються впливу термоуда­рів, через внутрішню механічну взаємодію між герметизованими компонен­тами та герметиком, викликані різницею їх фізичного-механічних характеристик. Теорія Лама-Гадоліна, яка розглядає взаємодію сполучених товстостінних циліндрів у формі осе-симетричної задачі, обґрунтована для розрахунків напру­жен­ня в електронних компонентах, представлених у вигляді тіл обертання, оточених шаром компаунду та підданих одночасній дії тиску і температури. Статично невизначена задача вирішувалася з врахуванням властивостей ма­теріалу та сумісності деформацій з метою визначення радіальних, танген­ці­альних напружень та деформацій як в електронних компонентах, так і в ком­паунді. Формули розрахунків для радіальних і тангенціальних напружень як в електронному компоненті, так і в компаунді, а також контактний тиск на межі між двома сполученими циліндрами були представлені для випадку стабілізованого перепаду температур, що представляє граничний тепловий вплив на герметизований модуль. Враховані міркування забезпечують розра­хунок напружень для герметизованих компонентів при довільній формі герметизації, що означає незалежно від профілю герметика, лише за умови, що товщина герметику в 4 рази перевищує зовнішній радіус компонента. Оскільки матеріали компонентів та герметику перебувають у складному напруже­но­му стані, їх оцінку міцності проводять за допомогою третьої теорії міцності чи теорії найбільших тангенціальних напружень.

Ключові слова: міцність, напруження, деформація, електронний модуль, електронний компонент, компаунд, герметизація, термоудар, тиск.



Номер сторінки у виданні: 0

Повернутися до списку новин