3469 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ - Страница 3

Металлы. В состав металлов, газы попадают вследствие растворения или химических реакции, происходящих при плавке и хранении. В плавильных печах поглощаются H2, CO, CO2, N2, O2. Металлические детали обезгаживаются в два приема – до сборки и при откачке. Предварительное обезгаживание проводится в вакууме или водороде. В вакууме  обезгаживание проводят в печах калпакового типа с индуктором ВЧ. Широко распространено обезгаживание в водороде. В процессе отжига происходит быст­рое замещение освобождающих газов водородом. В процессе откачки водород легко удаляется. Основное достоинство обезгаживания в водороде – практически полное удаление всех окислов. Окончательное обезгаживание дета­лей происходит на откачке. Используются три основных метода обезгаживания: пропуска­ние тока через деталь, нагрев током ВЧ, электронная бомбардировка – эффективный и окончательный метод. В газоразрядных приборах использу­ется метод, основанный на обезгаживании ионной бомбардировкой. При обезгаживании ионной бомбардировкой вакуумных приборов их наполняют инертными газами при давлении 10-20 мм рт.ст. Инертные газы не адсорбируются деталями.

Процесс выделения газов из толщи металла определяется растворимостью, проницаемостью и диффузией. Растворимость – это удельное содер­жание того или другого газа в металле. При этом газ распространяет­ся из мест с большей концентрацией в сторону с меньшей концентрацией (диффузия). Растворимость определяется объемом газа, растворившегося до насыщения в определенном объеме твердого тела. В неметаллах молекулы газа

не диссоциируют на атомы и растворимость пропорциональна   давлению.

Стекло. Основным продуктом газовыделения из стекла являются пары воды. Кроме этого, стекло содержит H2, CO, CO2, N2, O2. Кривая газоотделения демонстрирует поверхност-ное и глубинное газоотделение (рис. 4). До температуры t1 имеет место поверхностное газоотделение. Понижение газоотделения при t>t1, объясняется постепенным истощением адсорбированных газов. Дальнейший рост газоотделения при  t>tмин происходит в результате выделения газа из толщи стекла.

 

 

5. Основные детали электровакуумных приборов

 

Конструктивное оформление приборов (вакуумных ЭВП или газоразрядных ГРП), конструкция электродов и материалов для их изготовления выбираются в зависимости от условий их эксплуатации, рассеваемой на электродах мощности, рабочего напряжения между электродами, рабочей частоты. Основные узлы: катод, анод, сетка могут быть цилиндрической или плоской формы. Сетка выполненная в виде проволочной спирали и диска, помещается между катодом и анодом. Электроды заключаются в стеклянный, металлостеклянный или металлокерамический баллон. В баллоне создается вакуум (давление порядка 10-5–10-6 мм рт.ст.) или он наполняется определенным составом газа, с заданным давлением.

Катоды в ЭВП и ГРП являются источником электронов. Самое большое распространение получил оксидный катод благодаря следующим преимуществам: большая удельная эмиссия 104 а/см2, высокая эффективность: в ЭВТ 20 мА/Вт, а в ГРП – 150 мА/Вт.

На рис. 5 представлена конструкция катода : 1 – керн; 2 – оксидное покрытие катода; 3 – промежуточный слой; 4 – подогреватель. Керном может быть Mo, Ta, Ni, W. В качестве оксидного покрытия используют составы, изготовленные на двойных (BaCO2+S2CO2) или тройных (BaCO2+S2CO2+СaCO2) карбонатах и растворителях – биндерах (амилацитат 70 % + диэтлаксолат 28 % + коллоксилин 2 %). Промежуточный слой – это продукт химических реакций   между   окисью   бария   и   вводимым   в  крен металлическими   присадками.   При   формировании   катода карбонаты разлагаются на их окислы. Атомы бария, распределяясь в толщине оксида и на его поверхности, превращают оксид в полупроводник с электронной проводимостью.

Технология изготовления заключается в следующем. После изготов­ления керна идет его очистка в трихлорэтилене, затем термическая об­работка в водороде и вакууме для снятия окислов. Оксидное покрытие наносится с помощью пульверизатора и катафореза. Толщина покрытия 50–100 мкм. Активирование оксидного като­да заключается в нарушении изолирующих свойств окислов щелочноземельных металлов и превращении их в полупроводник. Это достигается прокаливанием катода в процессе откачки. Нагрев катода осуществляется подогревателем. Они изготавливаются из тугоплавких материалов. Этапы технологии сле­дующие: изготовление керна, придание отожженной проволоке необходимой формы, электрохимическая очистка в растворе едкого натрия, формовка кернов (отжиг при 1200°С, нанесение покрытия, заключительная часть – высокотемпературный обжиг в атмосфере увлажненного водорода, при этом происходит спекание покрытия с керном).

Конструкции анодов очень разнообразны: материалы Мо, Та, Тi, графит, Сu, Ni, Fe, Al. Аноды изготовляются с естественным и искусственным охлаждением. С целью увеличения излучателной способности анодов используются следующие технологические приемы: химическое матирование, пескоструйка, чернение. При этом повышается излучательная способность.

Сетки в ЭВП с оксидным катодом представляют собой молибденовые спирали, которые закрепляются на траверсах. Для снижения термотоков с сеток их поверхности золотят, платинируют или цирконируют. Цирконий, нанесенный на сетку, во-первых, увеличивает коэффициент излучения поверхности сетки, во-вторых, служит газопоглотителем. В лампах с танталовыми сетками поглотителем служит  тантал, поглотительные свойства которого хорошо проявляются при температурах от 700 до 1200°С. Сетки в ГРП изготавливаются в основном из меди.

Для уменьшения влияния газовыделения катода и других электродов, которые подвергаются разогреву в  процессе работы, в приборы вводят специальные газопоглотители.

Существуют два типа газопоглотителей: распыляющийся и нераспыляющийся. Поглощение газов основано на физических процессах адсорбции – поверхностном поглощении и абсорбции – объемном поглощении. Абсорбированные молекулы диффундируют внутрь вещества по поверхности граней кристаллов. Растворение газов в твердых телах происходит в тех случаях, когда молекулы газа могут проникать в кристаллическую решетку вещества. При этом образуются твердые  растворы, изменяется строение кристаллов.

Широкое распространение получили газопоглотители на основе бария или титана. Процесс изготовления газопоглотителей на основе бария сводится к следующему. В начале получают чистый барий в вакуумных печах при 1100–1200°С по реакции 3ВaO+2Al®3Ba+ Al2O3. Для защиты бария от окисления изготавливают сплавы Ba+Al (альба). Сплавление происходит при 900°С.

Для придания деталям определенных физических свойств, обеспечивающих работоспособность приборов, широкое применение находят различные покрытия.

Примеры: изоляция подогревателей достигается алундовым покрытием, сетки покрываются материалом, снижающим их термоэмиссию, оксидные катоды покрываются слоем тройных карбонатов из щелочноземельных металлов, антикоррозийные покрытия и др.

Нанесение покрытий проводят следующими методами:

1) Пульверизация;

2) Электрофорез;

3) Электролиз.

Электрофорез представляет собой процесс перемещения в электри­ческом поле заряженных частиц величиной 0,1-20 мкм. Катофорез-частицы заряжены положительнее и перемещаются к катоду, осаждаясь на нем в ви­де слоя определенной величины. Анафорез – обратный процесс. Источником ионов могут быть как сами осаждаемые вещества, так и специальные электролиты, ионы которых адсорбируются поверхностями частиц.

Электролиз – гальванический способ покрытия. Электролит содержит ионы осаждаемого металла. Анодом служит материал, которым покрывают детали. Аноды растворяются при электролизе и поддерживают на постоянном уровне количество ионов осаждаемых металлов.

К гальваническим покрытиям относятся процессы никелирования, меднения, серебрения, золочения, хромирования.

При вакуумном распылении распыляемый материал в виде проволоки разогревается до температуры плавления и осаждается на деталях.

 

6. Сборка узлов приборов

 

Монтажом называется технологический процесс соединения электродов и других деталей и узлов между собой и закрепление их в соответ­ствии с конструкторскими чертежами. Процесс монтажа описывается в технологической карте на данный тип прибора. Технологическая карта содержит разделы, в которых указаны оборудование, инстру­мент, материалы, детали, меры по ТБ и порядок сборки – техпроцесс.

Сборка узлов приборов осуществляется путем электрической контактной сварки (точечной сварки). Существуют и другие способы. К ним относятся дуговая и газовая сварка, аргонодуговая, атомноводородная, сварка электронным пучком в вакууме, диффузионная сварка в вакууме, ультразвуковая, холодная пластическая, лазерная сварка, а также всевозможные виды паек.

Дуговая сварка. Процесс сварки основан на расплавлении металла при прямом или косвенном действии дугового разряда. При прямом действии дуги металл свариваемых деталей является одним из электродов, при косвенном – на­грев осуществляется за счет теплопроводности от газов столба дуги и теплоизлучения. Дуга горит в металле. Температура в столбе дуги до­стигает 6000°С.

Аргонодуговая сварка. При такой сварке не происходит окисления свариваемых деталей. В качестве катода используется торированный вольфрам. Толщина кромки свариваемых деталей        0,2–2,0 мм. Существует два способа сварки: в ка­мерах, наполненных аргоном, и на воздухе с обдувом кромки деталей аргоном. Сварка на воздухе более производительна, так как не требуется предварительной откачки камеры. При сварке кромки деталей должны на­ходиться на одном уровне, а зазор не превышал 0,1 мм. Длина дуги должна быть в пределах 0,5–0,8 мм. Ток в дуге до 200 А.

Атомноводородная сварка. В процессе этой сварки молекулярный водород под действием высокой температуры дуги разлагается на атомы с поглощением энергии по схеме H2®H+H+Qg. Соприкасаясь с холодными свариваемыми де­талями, атомарный водород превращается в молекулярный с выделением затрачиваемого на разложение тепла, используемого для сварки. При этом достигается температура  3700° C. В атмосфере водорода сварива­ются главным образом вольфрам и молибден.

Газовая сварка. Используется в основном для изготовления выводов генераторных ламп происходит соединение жестких и гибких частей выводов при этом пламя водородно-кислородное 1400–1500° С.

Сварка электронным лучом в вакууме. Получение соединений с помощью электронного луча состоит в том, что кромки свариваемых деталей нагреваются сфокусированным в вакууме потоком электронов. Качество сварки высокое. Свариваются все металлы, включая тугоплавкие. Вакуум должен быть не хуже 10-4 мм рт.ст. Диаметр электронного пучка 0,18–2,0 мм.

Диффузионная сварка в вакууме. Процесс основан на взаимной диффузии соединяемых металлов с образованием сплавов. Свариваемые детали нагреваются до температуры несколько ниже температуры их плавления. Давление на свариваемые де­тали до         1,5 кг/мм. Для каждой пары металлов подбирается свой режим.

Ультразвуковая сварка. С помощью ультразвуковых колебаний могут быть получены без наг­рева от посторонних источников вакуумно-плотные соединения разнородных металлов IXI8H9T, Cu, Ni, Al, W, Mo, Ta, Ti и др.

При одновременном воздействии ультразвуковых колебаний и при неболь­ших усилиях сжатия происходит разрушение окисных пленок и взаимное проникновение атомов одного металла в кристаллическую решетку другого с образованием прочных сплавов. Возникающие при этом напряжения сдвига приводят материалы в пластическое состояние, чему способствует повышение температуры до 300-500° С.



 
На сайте svarcomp.ru подвесная машина контактной сварки.