Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
- TAGS
- www.power-e.ru
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 2’2010<br />
Технологии<br />
На рис. 5а–г показаны некоторые <strong>в</strong>иды дефекто<strong>в</strong><br />
металлизации на керамических изоляторах.<br />
На рис. 6а–г предста<strong>в</strong>лены снимки<br />
металлокерамического спая с дефектами пайки.<br />
При <strong>в</strong>ыборе оптимального режима пайки<br />
руко<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>о<strong>в</strong>ались следующими осно<strong>в</strong>ными<br />
требо<strong>в</strong>аниями: полное распла<strong>в</strong>ление и растекание<br />
припоя по соединяемым деталям; отсутст<strong>в</strong>ие<br />
трещин <strong>в</strong> керамическом <strong>в</strong>кладыше после<br />
пайки <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong>; отсутст<strong>в</strong>ие дефекто<strong>в</strong> пайки,<br />
обусло<strong>в</strong>ленных температурно-<strong>в</strong>ременным<br />
режимом. Подобранный оптимальный режим<br />
пайки обеспечи<strong>в</strong>ает эффекти<strong>в</strong>ное растекание<br />
припоя за счет пред<strong>в</strong>арительного прогре<strong>в</strong>а<br />
кассеты с деталями при температуре<br />
+700…750 °С <strong>в</strong> течение 10 мин, затем подъем<br />
температуры до +815 °С <strong>в</strong> течение 2 мин,<br />
<strong>в</strong>ыдержка для полного распла<strong>в</strong>ления припоя<br />
и его растекания <strong>в</strong> течение 3 мин и охлаждение<br />
паяного соединения со скоростью примерно<br />
10 °С/мин до температуры +550 °С,<br />
после чего скорость охлаждения <strong>в</strong>озрастала<br />
до 25 °С/мин. Использо<strong>в</strong>ание такого режима<br />
поз<strong>в</strong>олило исключить трещины <strong>в</strong> металлокерамическом<br />
спае.<br />
Исследо<strong>в</strong>ание устойчи<strong>в</strong>ости<br />
корпусо<strong>в</strong> к технологическим<br />
факторам сборки<br />
Необходимость про<strong>в</strong>едения такого испытания<br />
обусло<strong>в</strong>лена тем, что <strong>в</strong> процессе сборки<br />
приборо<strong>в</strong> с использо<strong>в</strong>анием монтажа кристалло<strong>в</strong><br />
на э<strong>в</strong>тектику Au-Si температурные<br />
а<br />
<strong>в</strong><br />
Рис. 6. Внешний <strong>в</strong>ид металлокерамического спая с дефектами пайки:<br />
а, <strong>в</strong>) у<strong>в</strong>еличение <strong>в</strong> 30 х ; б, г) у<strong>в</strong>еличение <strong>в</strong> 300 х<br />
www.power-e.ru<br />
б<br />
г<br />
режимы достигают +450 °С. При меньшей<br />
температуре корпус не прогре<strong>в</strong>ается до заданной<br />
температуры и качест<strong>в</strong>о пайки кристалла<br />
резко снижается. Монтаж кристалло<strong>в</strong> на а<strong>в</strong>томате<br />
ЭМ4085 по<strong>в</strong>ышает эффекти<strong>в</strong>ность образо<strong>в</strong>ания<br />
э<strong>в</strong>тектики Au-Si за счет акти<strong>в</strong>ации<br />
процесса присоединения <strong>в</strong> результате принудительного<br />
д<strong>в</strong>ижения кристалло<strong>в</strong> по кри<strong>в</strong>олинейной<br />
замкнутой траектории, обеспечи<strong>в</strong>аемой<br />
программируемыми параметрами<br />
<strong>в</strong>ибрации. При амплитуде колебаний кристалла<br />
250–500 мкм за 8–10 периодо<strong>в</strong> колебаний<br />
происходит эффекти<strong>в</strong>ное удаление оксидных<br />
пленок и шлако<strong>в</strong> за пределы акти<strong>в</strong>ной зоны,<br />
что обеспечи<strong>в</strong>ает ра<strong>в</strong>номерную толщину э<strong>в</strong>тектики<br />
<strong>в</strong> соединении. Металлокерамический<br />
корпус фиксиро<strong>в</strong>ался <strong>в</strong> ленточной кассете с помощью<br />
фиксаторо<strong>в</strong>. Для по<strong>в</strong>ышения эффекти<strong>в</strong>ности<br />
а<strong>в</strong>томатического процесса присоединения<br />
кристалло<strong>в</strong> и быстрого прогре<strong>в</strong>а соединяемых<br />
деталей конструкция нагре<strong>в</strong>ательного<br />
столика устано<strong>в</strong>ки доработана <strong>в</strong><strong>в</strong>едением дополнительных<br />
по<strong>в</strong>торяющихся <strong>в</strong>ыступо<strong>в</strong> диаметром<br />
7,5 мм и <strong>в</strong>ысотой до 1,5 мм.<br />
Перед запуском на сборку исходные ножки<br />
были про<strong>в</strong>ерены по <strong>в</strong>нешнему <strong>в</strong>иду на соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>ие<br />
требо<strong>в</strong>аниям ТУ, затем про<strong>в</strong>еден<br />
контроль герметичности на устано<strong>в</strong>ке ТИ1-<br />
15. Перед про<strong>в</strong>едением посадки кристалло<strong>в</strong><br />
на а<strong>в</strong>томате ЭМ-4085 измерили температуру<br />
пред<strong>в</strong>арительного подогре<strong>в</strong>а ножки и температуру<br />
<strong>в</strong> зоне посадки с помощью цифро<strong>в</strong>ого<br />
измерительного термометра и термопары ХК.<br />
Посадку кристалло<strong>в</strong> размером 4,7×4,3 мм осущест<strong>в</strong>ляли<br />
на а<strong>в</strong>томате ЭМ-4085 <strong>в</strong> следующих<br />
режимах: Т на столике +450 °С; количест<strong>в</strong>о колебаний<br />
— 10, пауза — 100 усл. ед., прогре<strong>в</strong> —<br />
40 усл. ед., усилие на инструменте — 1,5 Н.<br />
Чтобы обеспечить температуру корпуса КТ-<br />
97 ра<strong>в</strong>ной +450 °С, необходимо задать на по<strong>в</strong>ерхности<br />
нагре<strong>в</strong>ательного столика температуру<br />
порядка +580 °С. Это обусло<strong>в</strong>лено тем, что<br />
по<strong>в</strong>ерхность нагре<strong>в</strong>ательного столика имеет<br />
нерегулярную структуру — <strong>в</strong> форме меандра.<br />
Выступающая часть столика после перемещения<br />
ЗРУ на шаг прижимается к нижней части<br />
корпуса, находящегося <strong>в</strong> фиксиро<strong>в</strong>анном положении<br />
на специальной ленточной кассете.<br />
Образо<strong>в</strong>ание э<strong>в</strong>тектики происходит ра<strong>в</strong>номерно<br />
по <strong>в</strong>сему периметру кристалла. После<br />
снятия корпусо<strong>в</strong> с загрузочного устройст<strong>в</strong>а<br />
устано<strong>в</strong>ки и осты<strong>в</strong>ания их до комнатной температуры<br />
про<strong>в</strong>одили контроль по <strong>в</strong>нешнему<br />
<strong>в</strong>иду с использо<strong>в</strong>анием оптической микроскопии.<br />
Устано<strong>в</strong>лено, что на корпусах, содержащих<br />
функциональные покрытия Хим.Н.6<br />
и Зл.4, ц<strong>в</strong>ет покрытия не изменился, что с<strong>в</strong>идетельст<strong>в</strong>ует<br />
об устойчи<strong>в</strong>ости к температурному<br />
<strong>в</strong>оздейст<strong>в</strong>ию при +450 °С <strong>в</strong> течение 2 мин.<br />
Ультраз<strong>в</strong>уко<strong>в</strong>ая с<strong>в</strong>арка соединений <strong>в</strong>ыполнялась<br />
на а<strong>в</strong>томате ЭМ-4340АМ, про<strong>в</strong>олокой<br />
АОЦПоМ: одна перемычка 250 мкм — зат<strong>в</strong>ор,<br />
д<strong>в</strong>е перемычки 300 мкм — исток. Прочность<br />
про<strong>в</strong>олочных соединений соста<strong>в</strong>ила 2,5–3,0 Н.<br />
После про<strong>в</strong>едения раз<strong>в</strong>арки приборы под<strong>в</strong>ергались<br />
термо<strong>в</strong>ыдержке <strong>в</strong> течение 2 часо<strong>в</strong> при<br />
+150 °С. После температурного <strong>в</strong>оздейст<strong>в</strong>ия<br />
механическая прочность соединений осталась<br />
без изменений. Таким образом, <strong>в</strong>ыборочный<br />
контроль межсоединений на механическую<br />
прочность показал <strong>в</strong>ысокую устойчи<strong>в</strong>ость<br />
конструкции корпуса и функционального<br />
покрытия к УЗ раз<strong>в</strong>арке <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong>.<br />
Для металлокерамических корпусо<strong>в</strong> перед<br />
<strong>в</strong>ыполнением герметизации осущест<strong>в</strong>лялась<br />
пред<strong>в</strong>арительная «прих<strong>в</strong>атка» крышки с осно<strong>в</strong>анием,<br />
а затем термо<strong>в</strong>ыдержка при температуре<br />
+150±5 °С <strong>в</strong> течение 48 ч. Герметизация<br />
шо<strong>в</strong>ной контактной с<strong>в</strong>аркой про<strong>в</strong>одилась<br />
на полуа<strong>в</strong>томате 03КС-700-02 <strong>в</strong> следующих<br />
режимах: I с<strong>в</strong>арка — ток 115 А, II с<strong>в</strong>арка —<br />
125 А, усилие — 8,8 Н. Для металлостеклянных<br />
корпусо<strong>в</strong> герметизация <strong>в</strong>ыполнялась<br />
на устано<strong>в</strong>ке контактной с<strong>в</strong>арки МРН-4100.<br />
Загерметизиро<strong>в</strong>анные корпуса под<strong>в</strong>ергались<br />
<strong>в</strong>оздейст<strong>в</strong>ию термоцикло<strong>в</strong> при следующих<br />
режимах: –60… +150+5 °С; количест<strong>в</strong>о цикло<strong>в</strong><br />
— 5; <strong>в</strong>ремя <strong>в</strong>ыдержки — 30 мин.<br />
Про<strong>в</strong>ерка герметичности осущест<strong>в</strong>лялась<br />
гелие<strong>в</strong>ым течеискателем на устано<strong>в</strong>ке УКГМ-2.<br />
Да<strong>в</strong>ление гелия <strong>в</strong> опрессо<strong>в</strong>очной камере<br />
392264 Па, <strong>в</strong>ремя опрессо<strong>в</strong>ки — не менее 4 ч,<br />
термодесорбция гелия — <strong>в</strong> течение 10±1 мин<br />
при +125±5 °С. Результаты про<strong>в</strong>ерки герметичности<br />
корпусо<strong>в</strong> на разных стадиях <strong>в</strong>оздейст<strong>в</strong>ия<br />
предста<strong>в</strong>лены на рис. 7.<br />
Сра<strong>в</strong>нительный анализ показал, что наименее<br />
устойчи<strong>в</strong>ы к технологическим факторам<br />
сборки корпуса, имеющие <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>од из композиционного<br />
материала медь-ко<strong>в</strong>ар (МК).<br />
Использо<strong>в</strong>ание <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> из МК обусло<strong>в</strong>лено<br />
необходимостью получения <strong>в</strong>ыходных токо<strong>в</strong><br />
мощного транзистора на уро<strong>в</strong>не 30 А, так как<br />
109