Материал: 1381

16

специальное сито с указанием числа отверстий на 1 мм2 . В заводских условиях сепарацию порошков производят путем продувания порошка через воздуховоды с электростатическими электродами.

В заключительных операциях порошки направляются на золь-гель- процесс, заключающийся в очистке, легировании и округлении зерен порошков, а также покрытии их специальными гелями: парафин, дибутилфталат, церезин. По соображениям техники безопасности упаковку порошков проводят в небольшие запаянные под вакуумом пробирки весом до 50 грамм.

Прессование изделий из порошков проводят, применяя давление (до 70 атм), температуру и инертный газ (Ar) в течение 3-100 часов.

Для коррекции размеров изделий при прессовании изделий из стали добавляется медь Легирование высокопрочных сталей проводится порошками титана, вольфрама, хрома, молибдена. Активация процесса диффузии проводится добавками цинка, свинца, олова. Роль смазки при прессовании выполняют воск или парафин.

Контроль пористости изделий из порошков проводится по пропусканию легких газов (гелия) с помощью вакуумметрических методов или рентгеноструктурным анализом.

1.5Физико-химические процессы получения газообразных и жидких

материалов

Большинство газов получают на азотных или гелиевых станциях путем сжатия и дросселирования воздуха. Газы применяют для наполнения газоразрядных приборов, промывки вакуумных систем, для создания восстановительной (водородной), окислительной (кислородной) или инертной среды. Различают технические газы и чистые газы. В табл. 1.1 приведены цвета баллонов и цвета надписи на них.

Таблица 1.1 – Цвета баллонов и цвета надписи на них

В последнее время распространяется метод превращения (конверсии) одних газов в другие путем обработки исходного газа в плазме. Так, например, осуществляют синтез ацетилена из метана в плазме газового разряда:

17

2CH4+3,6 эВ =C2H2+3H2

1.5.1Вода для технологических целей

Для технологических целей получают, так называемую, деионизованную воду путем обработки водопроводной воды гранулированными ионообменными смолами. В процессе ионного обмена происходит связывание катионов (К+) и анионов (А-) с примесями, радикалами (R) и кислотными остатками:

Для механической очистки воды используются мембранномолекулярные фильтры из инертных материалов (в частности из фторопласта, из карбонитридов титана). Срок службы деионизованной воды ограничен 1-2 месяцами.

1.6Подготовка материалов к технологическим операциям

Для изготовления электронных приборов необходимо соблюдать вакуумную гигиену. По степени чистоты атмосферы здания делят на категории:

1 категория. Это сборочные цеха. В их состав входят белые залы и боксы с отсосом пыли из вентиляционных решеток, встроенных в пол. Запыленность таких залов не должна превышать 1000 на 1 м3. Обязательным является переодевание и переобувание персонала, а также кондиционеры, управляющие добавками чистой газовой среды от ЭВМ.

2 категория. К этой категории относятся подготовительные к сборке цеха. Запыленность таких цехов не должна превышать 300 пылинок на 1 литр воздуха.

3 категория - это заготовительные цеха.

1.6.1Общая схема очистки деталей электронных приборов

Для очистки изделий применяются жидкостные и сухие методы с использованием физических и химических методов травления. Селективность характеризует избирательность воздействия химически активных сред на материал. Изотропность характеризует: насколько травление вдоль поверхности отличается от травления вглубь материала. Показатель анизотропии характеризует отношение скорости травления материала вглубь к скорости травления по поверхности. В табл. 1.2 приведена общая схема очистки электронных приборов. В каждой конкретной ситуации в общую схему могут добавляться или исключаться отдельные элементы.

18

Обезжиривание. Наличие жиров препятствует смачиваемости изделий при химической обработке. Индикатором наличия масел является ультрафиолетовое излучение. Обезжиривание проводится с помощью горячих щелочей и моющих средств, с поверхностно-активными веществами.

Очистка отжигом. Отжигом достигается разложение органических остатков и их удаление, либо окисление поверхности (окислительный отжиг) и удаление окислов механическими способами. В ряде случаев отжиг проводится в вакууме (вакуумный отжиг) или в водороде (восстановительный отжиг). Температура отжигов составляет 75% от температуры плавления.

Исключение составляют материалы, для которых при температуре более 700° С наблюдается рекристаллизация (например, в вольфраме начинают расти кристаллы WC).

Газовое травление. Газовое травление применяется для очистки кремниевых элементов в среде горячих газов HF, HCl, HBr при температурах 600100° С. Скорость такого травления составляет около 1 мкм/мин.

Особенности очистки пластмасс. Пластмасса представляет собой прессованный из гранул материал с возможными органическими и неорганическими включениями. Очистка поверхности пластмасс заключается в поочередном промывании в щелочах и кислотах (так называемое декапирование) с последующей промывкой в деионизованной воде и горячей сушкой.

1.6.2Электрофизические методы очистки материалов электронной

техники

Плазмохимическая очистка. На рис. 1.4 представлена схема очистки и травления материалов в плазме. При обеспечении в камере давления 0,1-

19

10 Па и подаче на электроды потенциала до 10 кВ или напряжения сверхвысокой частоты (СВЧ ≈ 12 МГц), между электродами возникает разряд. В разряде происходит разложение молекул галогеносодержащих газов на основе хлора или фтора на активные частицы и радикалы, которые производят химические реакции с травимым материалом, образуя летучие соединения:

Рисунок 1.4 – Схема плазменной очистки. 1-вакуумная камера, 2 – изделие, 3 – электрод

Ионная очистка и травление материалов в плазме тлеющего разряда. В ряде электрофизических установок очистка материалов проводится с помощью тлеющего разряда, зажигаемого в вакуумной камере при давлениях 1-10 Па, напряжениях 0,5 – 10 кВ и токе до нескольких ампер. Деталь находится под отрицательным потенциалом, что дает возможность бомбардировать поверхность ионами. При плотности тока до 7 мА/см2 происходит травление материала. В качестве рабочих газов используется воздух или инертные газы (чаще аргон).

Контроль качества очистки производится из анализа углов смачивания капли травителя. Если капля расплывается на изделии, то оно чистое. Если капля травителя катается по изделию – то оно грязное. На стеклянных изделиях качество очистки проверяется по конденсату влаги при легком дыхании на стекло. Стабильность границы тумана свидетельствует о грязном изделии. В ряде случаев качество очистки проверяется приборами или по цвету пленки.

1.7Физико-химические методы формирования пленочных материалов на элементах электронных приборов

1.7.1Типы пленок и методы их получения

Различают четыре типа пленок:

1) аморфные – характеризующиеся пористой структурой, отсутствием кристаллической решетки. Подобные пленки имеют большое поверхностное сопротивление (более 100 Ом на квадрат – сокращенно ом/ );

20

2)мелкозернистые – (размер кристаллов менее 100 ангстрем);

3)крупнозернистые – размер зерен более 100 ангстрем;

4)монокристаллические (эпитаксиальные). Пленки этого типа представляет собой кристаллическую решетку атомов данного материала,

иобладают малым сопротивлением (менее 20 ом/ ).

Методы формирования пленок. Среди большого разнообразия методов получения пленок наибольшее распространение получили пленки, получаемые следующими способами:

1) электрофизическое формирование пленок из материала электродов, в плазме дугового или тлеющего разряда или из ионного потока или при ионном распылении материала катода (катодное распыление);

2) формирование пленок методом термического испарения материалов в вакууме. По способу нагрева испарителя различают токовое, электронно-лучевое, лазерное, с использованием СВЧ нагрева и др. (Рис.1.5)

Рисунок 1.5 - Схемы формирования пленок в процессе термического испарения материалов в вакууме

1.7.2Формирование пленок методом термического испарения

материалов в вакууме

Процесс формирования пленки (см. рис.1.5) происходит следующим образом.

В камере достигается давление, достаточное для пробега молекулами пара размеров камеры (~10-2 Па). В процессе откачки газа включается нагреватель (Н), проводится прогрев и обезгаживание подложки (П). Затем происходит нагрев испарителя (И) с расположенной на нем навеской, путем пропускания по нему электрического тока (рис. 1.5 а). После этого, с помощью электромагнита, открывается заслонка (З) и материал пылится на подложку через трафарет. О толщине пленки свидетельствует расположенное рядом с подложкой стекло, называемое

свидетелем (С).

Главное достоинство этого метода его простота. Недостаток метода –