К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 193
Текст из файла (страница 193)
Кроме того, керамика является диэлектриком, способна работать при высокой температуре, имеет постоянную теплопроводностью и малое газовыделение. 614 Глана 7.1. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕГАЛЕЙ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ Рае. 7.1.В. Струатурваа схема тезяелепмескеге аравесса взгетеелеава яераивчеэавх Ваталея Существует много разновидностей керамики, различающихся по составу и степени обвала. Наиболее часто встречающиеся компоненты, входюцие в состав керамического сырья, - оксидм, главнмм образом А1101, МВО, ЯОэ, ЕЮэ.
Промьпшгенное сырье для керамики, имеющее природное происховшение, представляет собой более слахные соединения или композиции. Например, каспии представляет аобой водный силикат алюминия А11Оэ 2ЯОэ 2НэО, возниюлий при естественном разложении полевого шпата. Часто д~и изготовления деталей ЭВП применяют стеатлт и глиноземистую керамику. Стеатнт изготоюиют на основе онотского талька ЗМВО .
4ЯОэ НэО с примеаью Ее101. Его размалывают и просеивюот для получения часпщ определенного резмера. Глнноземистую керамику получают из оксида алюминия, прокаленного на воздухе с целью очистки от примесей. Для связки используют борацптовое сикпа и смесь пчелиного воска с парафином. Смесь перемешивают, просушивают и протирают через сито. Керамику молла получать почти из чистого оксида алюминия — апунла. Апуцповая керамика содержит менее 1 % стекловидной фазы. Ее применяют практически во всех видах ЗВП.
Фермеебраэевавие деталей из керамлви. Проводят до абзаца несколькими способами. Смесь керамических материалов с правильно подобранной авязкой (например, парафином) может быть пригодна дпя механической обработки, однако из-эа низкой прочности сырой массы трудно получить детали сложной формы, с тонкими стенками и т.п. Можно иснольэовать связку, полученную на основе каучуков, приме шпь штамповку заготовок из ленты, прокатанной до нужной тапцины. Наиболее распространено прессование, чаще всего при нагреве, придаюшем смеси необходимую техучесть под давлением. Прессуют заготовки в замкнутых формах, а также выдавливают через фильеры (прутки, трубки, звездочки и т.п.).
Высокую точность дает литье под давлением при нагреве до температуры, обеспечивающей надехное заполнение достаточно мелких элементов (размером до десяпэх долей миллиметра). При обжиге керамические детали дают усадку, доходящую до 10 %. Обжиг часто ведут в два приема: сначала "вьпюпшот" связку, а затем проводят окончательное апекание. Стеатгповую керамику обхягают при температуре 1250 - 1300 С, глиноземистую - при 1650 - 1700 С, алундовуюдо 1900 'С. После обжига детали иногда подвергают шлифованию, ультразвуковой обработке, однако значительного изменения формы или шбаритов деталей этими методами, как правило, не достигают.
При необходимости на керамику наноалт покрытия - глазурованные ипи металлические. ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТЕКЛЯННЫХ, МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫХ И КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 615 Рве. 7Л.9. Твяеаме яевствпсшв аваев металла ее етехлем Глазурь наносят для уменьшения шероховатости поверхности керамики, изменения ее оптических (излучвтельных) характеристик, а такхге в декоративных (отделочных) целях. Металлизацню также можно считать дополнительной обработкой, ее примеюцот для подготовки керамических деталей к пайке, когда керамика явшется частью более сложных узлов. Сввп стекла и керамивп с металлами. В производстве изделий электронной техники (внешних оболочек, ножек и других узлов приборов) применяют соединения разнообразных материалов: металл - стекло, металл- керамика, керамика - стекло, кварц - металл и др. Спаи являются важнейшим элементом конструкции ЭВП, вакуумной и полунроводннковой техники.
Подвод и отвод тока (энергии) от внешнего источника питания к элементам, расположенным внутри ЭВП, осуществляется через спаи в стекло. Обеспечивап васуумную плагносп сная необходимо как при изготовлении прибора, так и при его нагреве в процессе эксплуатации. Спай стевлометавл можно считать вакуумно-плотным в том случае, если поток натекания гелия через него не превышает 10 7 дмз.Па с'. Сцепление разнородных материалов сонровождается образованием промежуточного переходного связующего слоя. Вал;ным здесь является наличие оксидной пленки на поверхности металла, обеспечивающей химическую однородность в связующем слое.
Однако хорошее сцепление получается только при тонком и сплошном оксидном слое. Если образуется толстый оксидный слой, то он обычно бывает рыхлым н пористым, при этом спай не получается прочным и вакуумно-плотным. Поэтому, чем меньше кислорода в оксиде металла, тем качественнее спай (СизО лучше СиО, МоОз - МоОз, МпО - МлОз). Вакуумно-плотные спаи металла и керамики получают как пайкой твердыми припоямн металла и предварительно металлизированной керамики, так и пайкой неметаллизнрованной керамики твердыми припоями активных металлов (тнтана, цирконня и др.). При спас керамики с металлом в отличие от стекла сначала опекаются зерна металлического порошка в сплошной слой, затем слой окисляется и диффундирует в керамику, причем этому способствует жидкая стекло фаза керамики, имеющаяся на границе раздела.
По конструкции спал стекла с металлом минно разделить на егержневые (сквозные) и полые (ранговые). К стержневым (рис. 7.1.9, а) относят спаи, в которых металл впаивается в сшкло в виде стержня, проволоки, ленты нли плющенкн. Стержневые спал используют для герметизации и закрепления в стекле вводов тока (электродов). Часто применяют составные электроды (двух- и трехзвенные), в которых из впаиваемого металла изпповляют лишь небольшую часть электрода, проходящего через стекло (например, электроды платинитникель, молибден-медь и т.д.). Составные части этих электродов сваривают друг с другом электро- или газовой сваркой. Узлы в месте сварки по возможности должны иметь меньший лиаметр, в противном случае возле них образуются тршцины. В полых (рантовых) спаях стекло механически соединяет и одновременно элещричесхи изолирует металлические детали и узлы прибора.
Ранговые спал подразделшот на трубчатые, гпльзовью и дисковые. Трубчатый апай (рис. 7.1.9, б) обеспечивает соединение стеклянной и металлической трубок в торец. Гилъзовый спай герметично скрепляет коаксиально расположенные кольцевые вводы (рис. 7.1.9, е). В дисковых спаях стеклом либо запаивавши отверстие в металлической детали, либо спей производится по торцу диска (рис. 7.1.9, г). 616 Глава 7.!. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ При изготовлении спаса стеюга и керамики с металлами из-за разности а, теплопроводности, теплоемкости и других характеристик спаиваемых пар в месте соединения возникают напрюкення, которые могут привести к разрушению спал, если не принять соответствующих мер. Прехде всего следует стремиться к тому, чтобы в рабочем интервале температур значения а спаиваемых пар были приблизительно равны.
В тех случаях, когда невозможно подобрать материалы с близкими а, снихеиия опасных термических напряжений можно добиться эа счет изменения конструкции спаиваемого узла. Спал металла со стеклом, используемые в ЭВП, можно разделить на согласованные и несопгасовапиые. В согласованных спаях значение а металла и стекла примерно одинаковы при максимальной температуре нагрева или охпалшения сная в процессе изготовления или зкоплуатации прибора. Чем ближе значения а металла и стеюга, тем меньшие напряжения возникают в спас в процессе его нагрева и охпалденна. К согласованным относятся, например, спаи: сплавов типа Н47ХР, Н47Д5, Н47ХЗ (а е 90.107 'С!) со стеклами платиновой группы С90-1, С87-1, С89-5 и т.д., имеющими а= 90 107'С'; молибдена (а е 55.10 7 'С !), козара (а (46 ...
52)10 7 С') со стеклами молибденовой группы С49-1, имеющими ам49 10.7'С.!, В несогласованных спаях значения гс металла и стекла различаются, поэтому в процеосе изменения температуры степень расширения или сжатия стекла и металла различная. Это приводит к возникновению в спас опасных напряжений, способных разрушить стехло ипи оторвать его от металла.
В несогласованных спаях металл должен быль тонким и мягким, дошкеи деформироваться при напряжениях, меньших предела прочности стекла. Деформация мешлпа в спас компенсирует наличие напряжений в стеюге и предотвращает его разрушение. К несопюсоваииым относят, например, лезвийные спаи МЕДИ (а » 167.10 7'С') СО СтЕКЛаМИ, ИМЕЮщнми а (40 ... 100)10-7'С'.
Край металла обычно выполняют в виде ножевого лезвия (см. рис. 7.1.9, 6). Поэтому такую конструкцию часто называют лезвийным спаем. Применение меди дпя наготою!ения несогласованных спаев обусловлено ее высокой пластичностью, гибкоспю и хорошим растеканием стекла по пленке эакиси меди (СпзО). На практике часто применяют несогласованные спаи кварцевого стекла с вольфрамом, молибденом и танталом. По консгрувции спал кварцевого стекла подразделяют на ленточные (рис. 7.1.10), бусинковые и окошечные. В несогласованном стержневом спас целесообразно, чтобы а у стекла был больше, чем у металла.
В противном случае при охлаждении сная в стекле возникают радиальные растягивающие напрюкеиия, которые легко могут оторвать слой стекла от металла и послужить причиной образования каналов и воздушных прослоек в спас (т.е. нарупппь его герметичность). При охлахденни спал, в котором а стекла больше, чем а металла, в стекле создаются сжимающие радиальные и растягиваюшне осевые и тангенциальные напряжения, Так как стекло имеет более высокую механическую прочность на сжатие, чем на разрыв, сжимающие радиальные напряжения менее опасны (однако под действием осевых растягнвающих напрюкений стекло мохет растрескаться). В несоптасованном гнльзовом спас целесообразно, чтобы а у стекла был меньше чем у метюша, так как при этом в стекле возникают сжимающие напряжения, что обусловливает большие жесткость и прочность, чем прн растлгивающих.
Если в этих спаял а у еюкла больше чем у металла, то в стевле возникают растяпцюющие нюгряжешш, отрывающие стекло от металла. Рас. 7.1.10. Схема эеатечнеге виая а вварвеэее 1- мопяблеиовая фолыа; 2 3 - электроды; 4- кварцевая сбспочка ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТЕКЛЯННЫХ, МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫХ И КЕРАМИЧЕСКИХ И31(ЕЛИЙ 617 Особое место занимают спал платинита со стеклом; у ллатинита в радиальном направлении а 90 10 Г 'С Г, что хорошо согласуется с и стекол платинитовой группы, а в осевои (продольном) направлении а значительно меньше (70107 С'). Поэтому участок сная стекла с платинитом не следует отхигать до полного исчезновении напряжения.
В неполностью отожженном спас стекло остаегся в состоянии сжатия в осевом (продольном) направлении, впоследствии это сможет компенсировать растягивающие напряжения, возникающие в спас при работе (ншреве) прибора Несогзасованность значений а платинита и шекли в осевом направлениггпракпвески не позволяет лримеюпь дяя шаев пляпппцовую проволоку с диаметром болев 0,8 мм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
