Изготовление основания кристаллодержателя

Сборка и прессование слоев в монолит. Замоноличивание производится с целью соединения отдельных керамических заготовок в единое монолитное тело. Заготовки 75x75 замоноличиваются в три приема в прессформе с подвижными знаками.

• создание монолита 1 из двух слоев;

• создание монолита 2 из трех слоев;

• создание монолита 3 из четырех слоев.

Режим замоноличивания:

Р = 6 ТН ; Т = 45°-55°С; t = 60 сек.

Замоноличивание заготовок 140x180 мм. производится на гидравлическом прессе за один прием при удельном давлении 200 кг/см², температура нагрева 50°С, время выдержки под давлением 5 мин.

Для получения плотного мономера давление, прилагаемое к пакету слоев при прессовании, должно быть равномерным по всей поверхности заготовки. В связи с этим для замоноличивания применяется прессформа с закрытым объемом и с полиуретановой (марка СКУ - 7П) подушкой. В этой прессформе пакет слоев непосредственно перед применением давления вакуумируется в течение 0.5 - 1 мин.

Совмещение слоев производится по базовым отверстиям. Для обеспечения неплоскостности монтажной площадки корпуса замоноличивание производится со ступенчатым вкладышем, который вставляется в вырубленные окна в заготовках. Высота ступеньки и самого вкладыша рассчитывается строго из размера слоев в корпусах.

Резка. Резка производится путем врезания тонких дисков-ножей в тело заготовки.

Обжиг. Монолиты плат обжигаются в электроводородных толкательных печах типа ПВТ-6 по следующему режиму:

температура обжига 1540 20°С;

время толкания лодочки 60-90 мин;

прямоток - газовая смесь водорода с азотом;

противоток - сухой водород.

Детали для обжига укладываются между пористыми термостойкими прокладками и проталкиваются на лодочках в печь с интервалом 30 мин. Пористые прокладки должны обладать высокими термомеханическими свойствами, не коробиться и не прилипать к деталям.

Сначала в зоне подогрева происходит выгорание органических связующих, входящих в состав керамической ленты и металлизационной пасты. Поэтому в интервале температур до 1000°С газовая среда, несмотря на то, что она состоит из смеси водорода и азота, должна иметь достаточное количество кислорода для обеспечения полного выгорания и удаления связки, а также для создания определенной концентрации кислорода с целью обеспечения в металлизирующем слое адгезии между керамикой и металлом.

Во избежание пузырей и отслоений из поверхности деталей в процессе выгорания, связки прокладки должны обладать достаточной пористостью и впитывать связку.

В зоне максимальной температуры, оказывающей определенное влияние на свойства обжигаемого изделия, происходит спекание керамики до форм розовой плотной и прочной структуры.

От 1000°С и до конца процесса спекания среда должна иметь достаточное количество водорода и обладать восстановительными свойствами для обеспечения металлических свойств поверхности металлизации.

Обеспечение возможности более полного спекания керамического материала зависит от многих факторов и, прежде всего, от двух:

• возможно полного удаления органической связки во время обжига;

• температурных и газовых (в количественном и в качественном отношении) режимов обжига.

Шлифовка. Шлифовка торцов платы под металлизацию для пайки выводов и под контактные площадки для образования гантелей припоя осуществляется на плоскошлифовальном станке 2Г-71 с применением шлифовальных кругов с синтетическими алмазами на металлической основе.

Металлизация торцов. Металлизация торцов под пайку производится молибденомарганцевой пастой с гидридом титана. Вязкость пасты должна быть 18-21 мм при температуре +20 - +22°С. Вжигание торцевой металлизации производится в печах типа ПВТ-6 при Т = 1380+-10°С. Период толкания - 20 мин. Газовая среда - водород, азот.

Восстановление металлизации в водороде. Операция введена для снятия окисляемой пленки с металлизированных поверхностей и выполняется непосредственно перед химическим никелированием в печи типа ПВТ-6 при максимальной температуре 1350°С с восстановительной атмосферой. Цикл толкания - 20 минут.

Химическое никелирование. Цель этой операции - нанесение пленки никеля на металлизированные поверхности для обеспечения пайки выводов ободка твердым припоем типа ПСр-72 к керамической плате.

Перед погружением в ванну с электролитом платы обрабатываются в хлористом палладии для активизации контактных площадок. Толщина никеля 3-6 мкм. Пайка выводов и ободков к плате основания производится с помощью твердого серебрянного припоя в конвейерной водородной печи при температуре 830-840°С. Скорость конвейерной ленты 50 - 60 мм/мин.

Вжигание никеля. Для улучшения адгезии пленки никеля к металлизированной поверхности проводят термообработку плат в конвейерных печах в среде водорода при температуре 800 -900 °С.

Контроль электрических параметров. Контроль электропараметров платы (проверка схемы разводки проводников, сопротивления изоляции и сопротивления проводников) проводится на приборах ПСР-4 и В7-27а.

Припайка выводов. Пайка выводов и ободков производится в приспособлении, обеспечивающем прижим выводов и поджим ободка к плате. Для фиксации выводов по шагу предусмотрены пазы в прижимном вкладыше, помещаемом на плату. Прижим выводов осуществляется при помощи съемных прижимных пластин, помещаемых под углом между пластиной и упорными штифтами. Прижим ободка к плате производится при помощи вкладыша, расположенного в гнезде под платой.

Лужение. Лужение осуществляется путем погружения основания корпуса в расплавленный припой ПОС-61 при температуре 200-260 °С. Время лужения - 15 с.

Покрытие оснований. В качестве подслоя под золотое покрытие используется никелевое покрытие, нанесенное электрохимическим путем или химическим методом. Никелевое покрытие более плотное и препятствует диффузии золота в основу при проведении термических операций. Технологический процесс нанесения золота должен обеспечивать качество покрытия, удовлетворяющее следующим требованиям:

устойчивость к кратковременным тепловым воздействиям в воздушной среде, без изменения внешнего вида покрытия и качества сборки;

возможность пайки кристаллов к основанию корпуса при помощи золотокремниевой эвтектики;

возможность герметизации корпуса как шовной контактной сваркой, так и пайкой без флюса при температуре не более 350°С.

Золотое покрытие относится к катодным, т.е. не защищает металл электрохимически от коррозии, хотя само по себе является коррозийно-стойким. Золотое покрытие способно диффундировать в основу даже при нормальных температурах, обеспечивая получение твердого поверхностного слоя.

Для снижения степени диффузии золота, золочение проводят в два приема. После нанесения первого слоя толщиной 0,5-1 мкм производится низкотемпературный отжиг в восстановительной среде при температуре 400 - 450°С. Общая толщина золотого покрытия 5-6 мкм. Для нанесения золотого покрытия используется цитратный электролит.