Причины негерметичности гермовыводов

•Потеря герметичности металлокерамического гермовывода может быть вызвана:

•- дефектами в виде микропор и пустот в объеме керамического изолятора, обусловленных составом шликера, технологическими режимами литья, а также конструкцией прессформы;

•- недостаточным внутренним диаметром изолятора, снижающим капиллярный зазор при пайке, в результате чего из-за различия КТЛР вывода и керамики возникают напряжения и микротрещины на границе керамика-металлизация;

•- неудачно выбранным составом металлизационной пасты и неоптимальными технологическими режимами вжигания и обжига керамики;

•- влияние факторов сборки приборов, превышающих допустимый уровень технологических воздействий.

•Негерметичность металлостеклянного гермовывода может быть вызвана:

•- несоответствием состава стекла, что приведет к росту КТЛР;

•- неоптимальными технологическими режимами пайки стеклотаблетки, способных привести к образованию микротрещин;

•превышением давления при герметизации, вызывающим образование трещин в стекле.

Дефекты пайки гермовыводов

•Процесс взаимодействия расплава припоя ПСр-72 с металлизационной пастой и межзеренное проникновение через слой металлизации к керамике и в результате различия КТЛР происходит отслаивание от керамики.

•Это возможно также в случае малой толщины слоя никеля. Рекомендуется толщину никеля выбирать в пределах 10-12 мкм, что позволяет исключить полное растворение никеля в медном припое и, таким образом, повысить термостойкость металлизации.

•Оптимальный режим пайки обеспечивает эффективное растекание припоя за счет предварительного прогрева кассеты с деталями при температуре 700-750˚С в

течение 10 мин, затем подъем температуры до 815˚С в течение 2 мин, выдержка для

Испытание устойчивости корпусов к технологическим факторам сборки

•В процессе сборки приборов при монтаже кристаллов на эвтектику Au-Si

температурные воздействия составляют 450 С. При меньшей температуре корпус не прогревается до заданной температуры и качество пайки кристалла резко снижается. Монтаж кристаллов на автомате ЭМ4085 повышает эффективность образования эвтектики Au-Si за счет принудительного движения кристаллов по криволинейной замкнутой траектории, обеспечиваемой программируемыми параметрами вибрации. При амплитуде колебаний кристалла 250–500 мкм за 8-10 периодов колебаний происходит удаление оксидных пленок и шлаков за пределы активной зоны, обеспечивая равномерную толщину эвтектики в соединении.

•Чтобы обеспечить температуру корпуса КТ-97 равной 450°С необходимо задать на поверхности нагревательного столика температуру порядка 580°С. Это обусловлено тем, что поверхность нагревательного столика имеет нерегулярную структуру – в форме меандра. Выступающая часть столика после перемещения ЗРУ на шаг прижимается к нижней части корпуса, находящегося в фиксированном положении на специальной ленточной кассете.

Испытание устойчивости корпусов к технологическим факторам сборки

•Ультразвуковая сварка соединений выполнялась на автомате ЭМ- 4340АМ, проволокой АОЦПоМ: одна перемычка 250 мкм – затвор, две перемычки 300 мкм – исток. Прочность проволочных соединений составила 2,5–3,0 Н. После проведения разварки приборы повергнуты термовыдержке в течение 2 часов при температуре 1500С. После температурного воздействия механическая прочность соединений осталась без изменений.

•Герметизация шовной контактной сваркой проводилась на полуавтомате 03КС-700-02 в следующих режимах: ток I сварка–115А, II сварка–125А, усилие–8,8 Н. Для металлостеклянных корпусов герметизация выполнялась на установке контактной сварки МРН-4100. Загерметизированные корпуса подвергались воздействию термоциклов при следующих режимах: –60– +150 50С; количество циклов – 5; время выдержки – 30 мин.

Контроль герметичности корпусов

•Проверка герметичности осуществляется гелиевым течеискателем ПТИ-10. Давление гелия в опрессовочной камере 392264 Па , время опрессовки – не менее 4 часов, термодесорбция гелия– в течении (10 1) мин при 125 50С. Минимальный поток гелия без дросселирования откачки - не более 7х10-12м3Па/с.

•Новый компактный БЕЗМАСЛЯНЫЙ гелиевый течеискатель, массой 21 кг Характеристики течеискателя ASM 310: Максимальная чувствительность = 5*10-12 мбар*л/с

•Скорость откачки по азоту [гелию] = 7 [1,1] л/сек

•Скорость форвакуумной откачки (безмасляный диафрагменный насос) = 1,7 м3/ч

•Максимальное рабочее давление = 15 мбар

•Время выхода на режим после включения < 2 мин.

Выбор гелия в качестве рабочего газа

•Гелий является инертным и нейтральный газом, что обеспечивает безопасность и долговечность работы. Молекула состоит из одного атома, её диаметр 0,215 нанометра, плотность гелия, при нормальных условиях, в 7,2 раза меньше, чем плотности воздуха, а притяжение его молекул в 16 800 раз меньше, чем у воздуха. Это делает гелий высокотекучим и позволяет ему проникать сквозь микроскопические отверстия.

•Гелий имеет относительно низкую цену. Его избыточное наличие легко определяется масс-спектрометрической ячейкой благодаря отсутствию интерференции с другими газами и парами.

•Содержание гелия в атмосфере очень мало (5 ррм, т.е. 0,0005%), что позволяет обеспечить высокую точность измерения, даже при работе по методу щупа.

Влияние режимов сборки на герметичность

•корпуса КТ-9 (1,4) и КТ-97 (2,3): A – входной

контроль; B – после пайки; C –после УЗ сварки; D – после герметизации; Е – после термоциклирования

•Наименее устойчивы к технологическим факторам сборки корпуса, имеющие вывод из композиционного материала медь-ковар (МК). Использование выводов из МК обусловлено необходимостью получения выходных токов мощного транзистора на уровне 30А, так как выводы из материала 38НКД можно использовать только до 20А.