книги из ГПНТБ / Александрова А.Т. Оборудование электровакуумного производства учеб. пособие
.pdfА ЛГ. АЛЕКСАНДРОВА
ПРОИЗВОДСТВА
А. Т. АЛЕКСАНДРОВА
ОБОРУДОВАНИЕ
ЭЛЕКТРОВАКУУМНОГО
ПРОИЗВОДСТВА
Д опущ ено М инистерством вы сш его и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов вузов, о б у чаю щ ихся по специальности « П олупроводнико вое и электровакуум ное м аш иностроение»
«Э Н Е Р Г И Я»
МОСКВА 1974
6Ф0.3
А 46
УДК 621.385.002(075.8)
Александрова А. Т.
А 46 Оборудование электровакуумного производства. Учебное пособие для вузов. М., «Энергия», 1974.
384 с. с ил.
В книге изложены принципы работы и конструктивные особен ности оборудования для производства электровакуумных приборов Рассматриваются теоретические основы используемых в оборудовании принципов обработки и возможности их применения для различных технологических задач. Анализируются принципы и пути механизации
и автоматизации производства массовых типов электровакуумных при боров.
Книга предназначена в качестве учебного пособия для студентов
вузов, обучающихся по специальности «Полупроводниковое и электро вакуумное машиностроение».
30407-339 |
|
|
051 (01)-74 |
261-74 |
6ф 0.3 |
© Издательство «Энергия», 1974 г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
П р е д и с л о в и е . .................................................................................... |
7 |
||||||||||
Часть первая. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛ |
|
||||||||||
ЛОВ МЕТОДОМ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВА |
|
||||||||||
НИЯ |
............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
||
Г л а в а |
|
п е р в а я . |
Оборудование для |
производства проволоки |
10 |
||||||
и ленты из тугоплавких металлов |
............................................... |
|
|
||||||||
1-1. |
|
Ротационно-ковочные |
м а ш и н ы .......................................... |
|
. |
Ю |
|||||
1-2. Анализ параметров процесса волочения проволоки |
16 |
||||||||||
1-3. |
|
Оборудование |
для |
волочения |
проволоки . . . |
|
19 |
||||
1-4. |
|
Анализ параметров процесса |
прокатки . . . . |
|
26 |
||||||
1- |
5. |
Оборудование для прокатки тончайшей ленты из ту |
31 |
||||||||
|
|
гоплавких |
материалов |
.............................................................. |
|
|
|
||||
Г л а в а |
|
в т о р а я . |
Оборудование для формообразования |
из |
|
||||||
делий из проволоки................................................................... |
|
|
|
|
34 |
|
|||||
2- |
|
1. |
Общие сведения....................................................................... |
|
|
и склад |
34 |
||||
2-2. |
Оборудование |
для |
изготовления спиральных |
35 |
|||||||
2- |
|
ных подогревателей ............................................................. |
|
|
|
|
|||||
|
3. |
Сетконавивальное о б о р у д о в а н и е ..................................... |
|
|
49 |
||||||
Г л а в а |
|
т ре т ь я . |
Оборудование для изготовления |
деталей |
57 |
||||||
|
|
|
из листового ленточного материала и трубок |
. |
|||||||
3- |
|
1. |
Общие |
сведения............................................................ |
ав том аты |
|
57 |
|
|||
3-2. |
Универсально-гибочные |
|
58 |
|
|||||||
3- |
|
3. |
Оборудование |
для |
формообразованияизделий |
из |
|
||||
|
|
т р у б о к |
............................................................................ |
|
|
|
|
|
63 |
|
|
Часть |
вторая. ТЕРМИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ . . |
. |
69 |
||||||||
Г л а в а |
|
ч е т в е р т а я . Термическое |
газопламенное |
оборудо |
70 |
||||||
вание |
............................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|||
4- |
|
1. |
Система |
огневого о с н а щ е н и я ................................ |
|
70 |
|
||||
4-2. |
Газовые г о р е л к и ........................................................ |
|
|
|
70 |
|
|||||
4-3. |
Смесительная |
а п п а р а т у р а .......................................... |
огневыхрежимов. . . |
80 |
83 |
||||||
4- |
|
4. |
Аппаратура |
стабилизации |
|
||||||
Г л а в а |
|
пя т а я . |
Вакуумные |
электрические печи . . . |
. |
87 |
|||||
5- |
|
1. |
Конструкционные материалы вакуумныхэлектриче |
|
|||||||
|
|
ских п е ч е й |
..................................................................... |
|
|
|
|
87 |
|
3
5-2. Конструкция нагревателей вакуумных электропечей . 90 ’5-3. Тепловая изоляция вакуумных электропечей . . . 96 5- 4. Конструкции вакуумных электрических печей. . . 97
Г л а в а |
|
ш е с т а я . Газонаполненные |
электрические печи . |
|
108 |
|||||||||||||
6- |
|
1. |
Технологические |
среды |
газонаполненныхпечей . |
. |
108 |
|||||||||||
6-2. Материалы водородных электропечей....................... |
|
|
108 |
|
||||||||||||||
6-3. |
|
Устройства, поддерживающие стабильность рабочей |
|
|||||||||||||||
6- |
|
среды .................................................................................... |
|
|
|
водородных |
п е ч е й |
|
|
109 |
|
|||||||
|
4. |
Конструкции |
|
|
112 |
|
||||||||||||
Г л а в а |
|
с е д ь м а я . |
Контрольно-измерительная и регулирую |
119 |
||||||||||||||
щая |
аппаратура |
термического оборудования . . . |
. |
|||||||||||||||
7- |
|
1. |
Средства |
измерения тем пературы .......................... |
|
|
119 |
|
||||||||||
7- |
|
2. |
Методы |
и |
средства |
автоматического |
регулирования |
124 |
||||||||||
|
|
температуры................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Часть третья. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА |
|
|||||||||||||||||
ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛА И КЕРАМИКИ......................... |
|
|
133 |
|
||||||||||||||
Г л а в а |
|
в о с ь м а я . |
Оборудование для изготовления изделий |
|
||||||||||||||
из |
стекла.................................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
134 |
||
8- |
|
1. |
Теоретические основы |
формообразования и термиче |
134 |
|||||||||||||
8-2. |
|
ской обработки |
изделий |
из |
стекла |
................................ |
стекла |
|
из |
|||||||||
|
Оборудование |
для |
формообразования |
|
138 |
|||||||||||||
8-3. |
|
жидкой |
с т ек л о м а сс ы ............................................................. |
|
|
|
в |
оборудовании |
для |
|||||||||
Методы |
нагрева, применяемые |
|
||||||||||||||||
|
|
термической и термопластической обработки стекло- |
147 |
|||||||||||||||
8-4. |
|
изделий |
...................................................................................... |
|
основных эксплуатационных |
параметров |
||||||||||||
Определение |
152 |
|||||||||||||||||
8-5. |
|
оборудования для термопластической |
обработки стекла |
|||||||||||||||
|
Оборудование для термопластической обработки стекла |
155 |
||||||||||||||||
8- |
|
6. |
Оборудование для |
резки |
и |
механической обработки |
|
|||||||||||
|
|
стекла................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
171 |
|
|
Г л а в а |
|
|
д е в я т а я . |
Оборудование |
для |
изготовления |
изде |
|
||||||||||
лий |
|
из керамики........................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
177 |
|
||||
9- |
|
1. Прессование |
керамических |
и з д е л и й ..................... |
|
|
177 |
|
||||||||||
9-2. |
|
Формообразование |
|
керамических |
вакуумноплотных |
182 |
||||||||||||
9-3. |
|
изделий методом горячего литья под давлением . |
. |
|||||||||||||||
|
Кинетика процесса шликерного литья . . . . |
. |
183 |
|||||||||||||||
9-4. |
|
Термообработка керамических |
полуфабрикатов . |
. |
185 |
|||||||||||||
9- |
|
5. |
Обработка |
керамики.................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
186 |
|
|||||
Часть четвертая. ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОХИМИЧЕСКОГО |
|
|||||||||||||||||
ПРОИЗВОДСТВА И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ МЕТО |
|
|||||||||||||||||
ДОВ ОБРАБОТКИ |
.............................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
187 |
||||||
Г л а в а |
|
д е с я т а я . |
|
Технохимическое |
оборудование . . |
. |
188 |
|||||||||||
10- |
|
1. Оборудование для химических методов очистки |
. . |
188 |
||||||||||||||
10-2. Оборудование для нанесения гальванических покрытий |
196 |
|||||||||||||||||
10-3. |
Оборудование |
для |
нанесения |
покрытий |
пульвериза- |
|
||||||||||||
10-4. |
|
ционным |
м е т о д о м |
........................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|||||
Оборудование для |
нанесения покрытий методом |
элек- |
|
|||||||||||||||
|
|
трофорезного |
осаждения................................................. |
|
|
|
|
|
|
207 |
|
4
lü-5. |
Оборудование |
для |
нанесения |
покрытий |
механически |
210 |
||||||
10-6. |
ми н термомеханическими |
м е т о д а м и ................................. |
|
|
|
|
||||||
Оборудование для нанесения покрытий методом |
213 |
|||||||||||
10- |
осаждения |
и центрифугирования....................................... |
|
|
|
|
|
|||||
7. Оборудование |
для |
изготовлениягазопоглотителей . |
216 |
|||||||||
Г л а в а |
о д и н н а д ц а т а я . |
Оборудование для |
ультразвуко |
221 |
||||||||
вой обработки ........................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
11-1. Сущность и основные параметры |
процесса . |
. . |
221 |
|||||||||
11-2. |
Излучатели |
ультразвуковых |
колебаний |
|
. . . |
. |
223 |
|||||
11-3. |
Оборудование |
для |
интенсификации процессов, проте |
229 |
||||||||
11-4. |
кающих в жидких |
с р е д а х ..................................................... |
обработки |
твердых |
||||||||
Ультразвуковое |
оборудование |
231 |
||||||||||
11- |
м а т е р и а л о в |
......................................................................... |
для |
ультразвуковой |
пайки |
и |
сварки |
|||||
5. Оборудование |
237 |
|||||||||||
Г л а в а |
д в е н а д ц а т а я . |
Оборудование |
для |
|
электроискро |
239 |
||||||
вой |
обработки............................................................................................. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12-1. |
Сущность и основные параметры |
процесса . |
. . |
239 |
||||||||
12-2. |
Генераторы |
импульсов . |
|
|
|
|
|
243 |
||||
12-3. |
Устройства |
для |
автоматического регулирования меж- |
|
||||||||
12- |
электродиого |
п р о м еж у тк а ......................................... |
установки . . |
245 |
247 |
|||||||
4. Прецизионные электроискровые |
. . |
|||||||||||
Г л а в а |
т р и н а д ц а т а я . |
Оборудование |
для |
обработки |
ма |
252 |
||||||
териалов лучом лазера и плазменным нагревом . . . |
. |
|||||||||||
13- |
1. Особенности метода обработки материалов лучом ла |
252 |
||||||||||
13-2. |
зера ...................................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Технологическое оборудование для обработки мате |
|
|||||||||||
13- |
риалов лучом |
лазера |
|
|
|
|
254 |
|
||||
3. Сущность процесса и оборудование для плазменной |
|
|||||||||||
|
обработки.......................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
260 |
|
Г л а в а |
ч е т ы р н а д ц а т а я . |
для электронно |
|
|||||||||
лучевой обработки........................................................................ |
|
|
|
|
|
|
|
266 |
|
|||
14- |
1. Теоретические основы и область применения |
метода |
266 |
|||||||||
14-2. |
электронно-лучевой обработки. . . . . . . |
|
||||||||||
Основные функциональные элементы |
оборудования . |
268 |
||||||||||
14-3. |
Системы питания |
и управления электронно-лучевыми |
|
|||||||||
14-4. |
установками....................................................................... |
|
и |
программирование |
|
|
|
|
278 |
|
||
Автоматизация |
электронно-луче |
|
||||||||||
14- |
вой о б р а б о т к и .............................................................. |
|
|
|
в |
|
|
281 |
|
|||
5. Электронно-лучевое |
|
производстве |
|
|||||||||
|
электровакуумных |
|
п р и б о р о в ................................... |
|
|
|
|
285 |
|
|||
Часть пятая. ВАКУУМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ |
|
. . . |
. |
289 |
||||||||
Г л а в а |
п я т н а д ц а т а я . |
|
Оборудование для откачки элек |
|
||||||||
тровакуумных п р и б о р о в ............................................................ |
|
|
|
|
290 |
|
||||||
15- |
1. Критерии |
выбора |
откачных |
средств . . . |
. ' . |
290 |
||||||
15-2. |
Централизованные |
|
форвакуумные |
системы |
. |
. . |
291 |
|||||
15-3. |
Технологический |
процесс |
электровакуумных |
297 |
||||||||
15-4. |
приборов ........................................................................................ |
|
|
|
|
оборудование дл откачки электро |
||||||
Механизированное |
|
|
||||||||||
|
вакуумных |
приборов....................................................... |
|
|
|
|
303 |
|
5
15-5. |
Откачные |
посты |
. . |
откачного |
оборудования |
307 |
||||||||
15- |
6. Функциональные |
элементы |
314 |
|||||||||||
Г л а в а |
ш е с т н а д ц а т а я . |
Оборудование |
для |
вакуумного |
332 |
|||||||||
нанесения |
тонких пленок |
................................................................ |
|
|
|
|
|
|
||||||
16- |
1. Анализ |
методов |
вакуумного |
нанесения |
тонких пленок |
332 |
||||||||
16- |
2. Напылительное |
оборудование |
в |
электровакуумном |
336 |
|||||||||
|
производстве .......................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Часть шестая. МЕХАНИЗИРОВАННОЕ И АВТОМАТИЗИРО |
|
|||||||||||||
ВАННОЕ |
ОБОРУДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОВАКУУМНОГО |
|
||||||||||||
ПРОИЗВОДСТВА . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
341 |
||||
Г л а в а |
с е м н а д ц а т а я . |
|
Механизация |
и |
автоматизация |
|
||||||||
технологических процессов |
производства |
электровакуумных |
|
|||||||||||
приборов |
.................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
342 |
|
17- |
1. Современные |
средства |
автоматизации |
оборудования |
342 |
|||||||||
17-2. Механизация |
и |
автоматизация |
технологических про |
344 |
||||||||||
17- |
цессов сборки |
электровакуумных приборов . . |
||||||||||||
3. Механизированные |
и автоматические |
поточные линии |
|
|||||||||||
|
в производстве массовых типов электровакуумных |
363 |
||||||||||||
|
приборов...................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. . . |
|||
Г л а в а |
в о с е м н а д ц а т а я . |
Автоматизированные системы |
|
|||||||||||
управления технологическими процессами (АСУТП) в про |
369 |
|||||||||||||
изводстве |
электровакуумных |
п р и б о р о в |
....................................... |
|
|
|||||||||
18- |
1. Общие |
сведения . |
|
|
|
управляемое ЭВМ . |
369 |
|||||||
18-2. |
Технологическое |
оборудование, |
370 |
|||||||||||
С п и с о к л и т е р а т у р “ |
|
.................................................................. |
|
|
|
|
|
|
380 |
|||||
Предметный |
у к а з а т е л ь ......................................................................... |
|
|
|
|
|
|
|
|
382 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Электронная промышленность отличается большим разнообразием процессов, материалов, технологических методов и оборудования. И это неудивительно, так как современный электровакуумный прибор средней сложно сти требует для своего изготовления нескольких сотен операций, использующих практически все известные в настоящее время достижения науки, техники и техно логии.
Разнообразное применение электровакуумных прибо ров потребовало создания большого количества их типов, предназначенных как для массового потребления, так и для специальных целей.
В технологическом цикле изготовления электроваку умных приборов наряду с применением традиционных, давно известных и изученных методов обработки, таких как пластическое деформирование, прессование, исполь зование ряда химических, термических, механических и термомеханических методов, широкое применение нахо дят процессы, в основе которых лежат сложные физиче ские явления. Эти явления связаны с поведением мате риалов в условиях низких и высоких давлений, электрон ной бомбардировки, мощного светового излучения, воздействия потока плазмы, электрического разряда, зву ковых и ультразвуковых колебаний и т. д.
В связи с этим в книге содержатся необходимые све дения о конструктивных особенностях оборудования и о теоретических основах процессов, на базе которых оно создано, что способствует цели не только ознакомления будущих специалистов электронного машиностроения с известными современной практике принципами и конст рукторскими решениями, но и расширения у них широ кого технического кругозора для решения сложных за дач дальнейшего технического прогресса.
7
Книга состоит из шести частей.
В первой части рассматривается широко используе мое в практике электровакуумного приборостроения обо рудование, основанное на использовании метода пласти ческого деформирования металлов в ряде его наиболее характерных видов: ковка, волочение, прокатка, штам повка, гибка.
Вторая часть посвящена описанию методов и средств для осуществления процессов (пайки, спекания, обезгаживания и т. д.), проходящих под воздействием высоких температур в различных технологических средах.
В третьей части приведены теоретические основы процессов и описано оборудование для формообразова ния изделий из стекла и керамики, используемых в боль шинстве случаев в качестве тех или иных вакуумноплотпых элементов приборов.
В четвертой части изложены современные физические представления о сущности большинства процессов тех нохимической и электрофизической технологии и приве дены принципиальные схемы и наиболее интересные эле менты конструкций используемого в отечественной и за рубежной электронной промышленности оборудования.
Пятая часть содержит сведения, касающиеся вопро сов выбора средств создания высоких степеней разреже ния для различных технологических целей и анализа ра циональных вакуумных систем, конструкций оборудова ния и его элементов для конкретных применений в откач ном и напылительном оборудовании.
Шестая часть посвящена вопросам механизации и автоматизации электровакуумного производства, в том числе использованию автоматизированных систем управ ления, действующих от электронных вычислительных ма шин и комплексов в наиболее ответственных технологи ческих процессах.
Книга написана в соответствии с программой курса «Оборудование электронной промышленности», состоя щей из двух частей: часть первая—оборудование элек тровакуумного производства, часть вторая — оборудова ние полупроводникового и микроэлектронного производ ства и охватывает вопросы первой части программы.
Автор
Ч ас т ь п е р в а я
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ МЕТОДОМ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
В технологическом цикле изготовления электровакуумных прибо ров большое место занимают металлозаготовительные операции. Одним из наиболее распространенных методов изготовления метал лических деталей приборов является обработки металлов давлением в том числе:
ковка в горячем и |
холодном состоянии, широко используемая |
в производстве прутков |
из .тугоплавких металлов — вольфрама, мо |
либдена, тантала и др.; |
|
волочение, применяемое главным образом для получения тонкой и тончайшей проволоки диаметром до нескольких микрон из воль фрама, молибдена, тантала, никеля и др.;
прокатка, применяемая для изготовления ленты толщиной от 5 до 50 мкм из вольфрама, молибдена, тантала, титана, циркония,
ниобия, нихрома и других металлов;
холодная штамповка (около 80% всех металлозаготовительных операций) — сравнительно дешевый и высокопроизводительный метод получения легких и прочных деталей при условии гарантированной точности и воспроизводимости геометрических форм и размеров из делий;
гибка и вытяжка для формообразования изделий из листового, ленточного, проволочного материалов и трубок.
Особые требования, предъявляемые к качеству металлических изделий в электровакуумном производстве и при получении исход ных материалов и при изготовлении деталей и узлов приборов, опре деляют принципы, положенные в основу разработки технологических процессов и оборудования, которые во многих случаях отличаются от аналогичных процессов в области приборостроения и машино строения, а в ряде случаев являются специфическими, присущими только электронной технике.
В первой части книги рассматриваются элементы теории пере численных процессов и анализируются принципиальные схемы и конструкции оборудования, построенного на их основе.
9