PCB-Technologie - Einfluss der Kernbestrahlung auf Rogers PTFE-Matrixverbunde

In Weltraumanwendungen sind Mikrowellengeräte und Antennen Kernstrahlung ausgesetzt, daher ist die Strahlenbeständigkeit von PTFE-Materialien, die in dieser Szene verwendet werden, sehr wichtig.

Einfluss auf mechanische Eigenschaften

Rogers RT/Duroidmaterial is a PTFE (polytetrafluoroethylene) based composite material. Seine Zusammensetzung umfasst auch Glasmikrofaser und keramische Füllstoffe. Relativ gesprochen, PTFE ist am anfälligsten für Schäden durch nukleare Strahlung, weil die Bindungskraft zwischen PTFE Molekülketten schwach ist. Für Polymere, Die Molekülketten hängen von der van der Waals Kraft ab, und die van der Waals Kraft ist eng mit dem Molekulargewicht verbunden. Daher, um eine spezifische mechanische Festigkeit zu erreichen, es muss genug Molekulargewicht haben.

Der Haupteffekt der Bestrahlung auf PTFE ist, dass sich große Polymermoleküle unter Bestrahlung in kleine Moleküle spalten, wodurch das Molekulargewicht von PTFE abnimmt. Das Vorhandensein von Sauerstoff spielt bei einigen Reaktionen, die durch Strahlung verursacht werden, eine wichtige Rolle. Daher werden solche Strahlenschäden in der sauerstofffreien Umgebung des Weltraums minimiert.

Die Abnahme des Molekulargewichts beeinflusst die mechanischen Eigenschaften, einschließlich der Erhöhung der Sprödigkeit, der Abnahme der Zugfestigkeit, des Elastizitätsmoduls und der Dehnung.

Einfluss auf die elektrische Leistung

Es wird berichtet, dass die Änderung der mechanischen Eigenschaften von PTFE nur mit der gesamten Strahlendosis, nicht aber mit der Dosisrate zusammenhängt. Die Ladungsverteilung im PTFE-Harz zerfällt jedoch mit der Zeit, was einen wichtigen Einfluss auf die dielektrischen Eigenschaften der Materialien hat. Daher ist die Strahlendosisrate ein wichtiger Parameter für elektrische Eigenschaften.

Im Bestrahlungsprozess steigen die dielektrische Konstante und der Verlustfaktor kurz an. In Mikrowellenanwendungen gilt: Je höher die Frequenz, desto geringer ist der Einfluss der Bestrahlung auf diese Eigenschaften.

Im Wesentlichen ist die Wirkung der Strahlung auf PTFE eine Funktion der absorbierten Strahlung und hat nichts mit der Art der Strahlung zu tun. Mit anderen Worten, die gleiche Strahlendosis von β-Strahlen, γ-Strahlen, Röntgen hat einen erheblichen Schaden. In Strahlenstudien ist die Einheit der Strahlendosis normalerweise rad, 1 rad.100 ERGs-Gramm (1 rad.100 ERGs in Gramm).

Die folgende Tabelle zeigt die Strahlendosis entsprechend dem Verletzungsgrad (Einheit: RAD)

Für den Van-Allen-Gürtel beträgt die übliche Strahlungsdosisrate zehn Radien pro Stunde. Bei dieser Dosisrate kann PTFE fünf bis 50 Jahre lang ohne nachweisbaren Schaden arbeiten.

In der Praxis, Rogers RT/Duroidmaterial PTFE Mikrowellenlaminate sind hauptsächlich elektrisch, und die mechanischen Eigenschaften der Materialien werden in der Regel durch metallische Komponenten bereitgestellt. Allerdings, Die obige Strahlung ist bei weitem nicht genug, um einen signifikanten Einfluss auf seine elektrischen Eigenschaften zu haben. Darüber hinaus, Die Strahlenbeständigkeit von PTFE ist im Allgemeinen besser als die von Festkörperelektronik wie Transistoren.