Металлокерамические корпуса. Технология изготовления керамических деталей
Бред: Металлокерамический корпус типа КТ-97С изготовлен следующим образом. Металлическое основание 1 изготавливают из бескислородной меди, закрепляют на нем термокомпенсатор 2 из материала МД40 пайкой. Обечайку 3, изготовленную из профильной медной трубы, присоединяют к металлическому основанию 1 серебросодержащим припоем. В обечайке 3 выполняют два сквозных отверстия 4 требуемого диаметра и выемку 6 для третьего вывода 7. В отверстиях 4 и 6, снаружи обечайки, выполняют разгрузочные канавки 16. Полые керамические изоляторы 8 покрытые слоем молибдена толщиной от 20 до 40 мкм за исключением торцов, располагают в сквозных отверстиях 4 обечайки 3. Выводы 5 с медным сердечником 10 и траверсами 11 располагают в полых изоляторах 8 так, что траверсы 11 выходят внутрь корпуса, а другой конец вывода 5 выходит наружу. Выводы 5 присоединяют серебросодержащим припоем к внутренней части полых изоляторов 8. Ободок 12 из ковара присоединяют к внешней части обечайки 3 серебросодержащим припоем, затем все элементы корпуса и выводы 5, 7 покрывают слоем никеля 13 и слоем золота 14. 19. Металлическую крышку 15 соединяют с ободком 12, присоединенным к обечайке 3, по периметру с помощью шовно-роликовой сварки. Посадку полупроводникового кристалла на поверхность термокомпенсатора 2 производят контактно-реактивной пайкой с помощью эвтектики золото-кремний.
Изготавление металлокерамических корпусов идет методом горячего литья. Технологически метод включает в себя два наиболее важных процесса изготовление литьевого шликера и собственно литье. Процесс изготовления шликера состоит в смешивании керамического порошка с органической связкой и последующего вакуумирования смеси с целью удаления воздушных включений.
Основные характеристики шликера:
• вязкость
• литейная способность
• плотность упаковки частиц
Процесс литья деталей осуществляется на полуавтомате М-902 или на машинах типов ЛМК-12, А-120-03 и других с автоматическим регулированием температуры и времени выдержки. При выборе параметров процесса литья важно правильно установить соотношение между давлением и температурой шликера, а также температурой отдельных элементов литьевой формы.
Наиболее важно обеспечить правильную конструкцию литьевой формы. Необходимыми условиями являются высокий класс обработки внутренней поверхности формы для обеспечения выемки деталей и достаточная толщина стенок для обеспечения нужного теплоотвода от шликера.
На примере керамического изолятора корпуса КГ-97С (рис.2) рассмотрим технологический маршрут изготовления керамических деталей методом горячего литья под давлением, который включает:
• 1. Приготовление шликера.
• 2. Вакуумирование шликера в течение времени до 4-х часов, обеспечивающее его однородность и удаление воздушных включений.
• 3. Литье керамических деталей, при температуре Г = 50-70 °С, давлении 20-30 МПа в течение 2-7 с. При этом производится постоянное перемешивание шликера для предотвращения расслоения составляющих компонентов шликера и вакуумирование шликера через каждые 3 часа в течении 45 минут для удаления воздушных пузырей.
• 4. Контроль деталей. Под микроскопом контролируют наличие пор, пустот, раковин на внутренней и внешней поверхности изделий. При обнаружении выше указанных дефектов, в шликер добавляют пластификатор для повышения пластичности массы шликера.
• 5. Загрузка деталей в лодочки с оксидом магния. Вкладыши ставят в лодочку с помощью пинцета вертикально, так, чтобы оксид магния входил в отверстия вкладышей, не допуская соприкосновения вкладышей друг с другом.
• 6. Предварительный обжиг производится при температуре Т = 1150150 °С в течение 8 часов.
• 7. Выгрузка деталей из лодочки с оксидом магния;
• 8. Отмывка от оксида магния;
• 9. Контроль деталей;
• 10. Нанесение металлических слоев.
• 11. Предварительная сушка металлических слоев;
• 12. Контроль деталей на наличие локальных непокрытий и замер толщины металлических слоев.
• 13. Загрузка деталей в лодочки с окисью магния;
• 14. Окончательный обжиг при температуре Г= 1580-1720 °С в течение 8 ча-сов;
• 15. Химическое никелирование;
• 16. Контроль деталей;
• 17. Шлифование деталей;
• 18. Контроль деталей.
Метод горячего литья имеет ряд важных достоинств:
• Изотропность отлитых изделий;
• высокая плотность заготовки и однородность ее структуры;
• возможность одновременного формирования нескольких деталей в многоместных формах.
Использование керамики в качестве изоляционного материала в корпусах ИМС обусловлено уникальным сочетанием его высоких электрофизических свойств с механической прочностью, стойкостью к воздействию температуры, влаги, химически агрессивных веществ и вакуумплотностью. Наибольшее распространение получила алюминооксидная (корундовая) керамика (80 -96 % А120з), в меньшей степени используется бериллиевая керамика (95 -99,5 % ВеО).