Контроль и оптимизация технических параметров вакуумных изделий пьезоэлектроники

Август 5, 2022

Главная
Разное
Контроль и оптимизация технических параметров вакуумных изделий пьезоэлектроники

Содержание

2. Актуальность проблемы Микропримеси, имеющие высокую химическую активность и находящиеся в материалах, используемых в производстве электронных компонентов,
3. Цель и задачи работы Цель работы – оценить возможности масс – спектрометрического метода контроля газовой среды
4. Введение Вакуумные изделия прежних поколений имели стеклянный корпус с внутренним активным газопоглотителем, что определяло их габариты
5. Экспериментальная установка Рис.1.1. Схема лабораторного стенда: 1- насос НОРД-250; 2- вакуумметр ВМБ-8; 3- насос 2НВР-5ДМ; 4-масс-спектрометр
6. Рис.1.2 Схема фланца: 1-никелевая мембрана; 2-верхняя шайба; 3-медная прокладка; 4-нижняя шайба; 5-соединительный фланец;
7. Рис.1.3. Масс-спектр остаточных газов.
8. Рис.1.4. Линия тренда водорода за 5 минут.
9. Рис.1.5. Линия тренда водорода за 20 минут.
10. Рис.1.6. Относительное парциальное давление H2 по часам в разные дни.
11. Рис.1.7. Относительное парциальное давление водорода по дням.
12. Источники влаги в микросхеме Рис.1.8. A – газ, заполняющий микросхему; B1 – материал корпуса микросхемы; B2
13. Подготовка и проведение экспериментов Измерены масс-спектры серийных изделий и технологических макетов. Кварцевые резонаторы термостаты в корпусе
14. Подготовка и проведение экспериментов Макеты «Исток»: И-1, И-2 собраны на LTCC-платах отечественного производства в корпусе DIP-14.
15. Схема зонда Рис.2.1. Схема зонда: 1 - зонд с нагревателем и термопарой, 2 – корпус зонда,
16. Оценка скорости газовых потоков по масс-спектрам.
17. Рис. 2.2. Сравнительные графики регистрируемых давлений: ■ - КРТ 163, ○ – пустая камера. Рис. 2.3.
18. Измерения давления в вакуумных изделиях. Рис. 2.4. Суммарные давления в макете И-1 для непрерывного цикла нагрев-охлаждение.
19. Измерения давления в вакуумных изделиях.
20. Измерения давления в вакуумных изделиях.
21. Измерения давления в вакуумных изделиях. Рис. 2.6. Временная зависимость давления для макета И-2, охлаждение. Рис. 2.7.
22. Измерения давления в вакуумных изделиях.
23. Измерения давления в вакуумных изделиях.
24. Технические параметры изделий. Краткий анализ. Таблица 1. Параметры КРТ и технологических макетов.
25. Выводы. Установлено, что в корпусах DIP-14 и DIL-14 с микросборками КРТ уровень вакуума 10-5-10-4 тор после
26. Образец №219 Рис.3.1. Спектр остаточных газов после прокола при комнатной температуре и 800С. Рис.3.2. Спектр остаточных
27. Рис.3.3. Спектр остаточных газов до и после прокола при Т = 20 0С. Рис.3.4. Спектр остаточных
30. Скачать презентацию

Слайд 2

Актуальность проблемы
Микропримеси, имеющие высокую химическую активность и находящиеся в материалах,

используемых в производстве электронных компонентов, влияют на электрические характеристики материалов и снижают надежность работы устройств. В связи с этим возникает необходимость контроля загрязняющих примесей. Масс-спектрометрический метод позволяет с высокой точностью и в режиме реального времени отслеживать их поток из образца.

Слайд 3

Цель и задачи работы
Цель работы – оценить возможности масс – спектрометрического

метода контроля газовой среды изделий пьезотехники.
Задачи работы
Оценить уровень остаточного вакуума в макетах и рабочих образцах кварцевых резонаторов- термостатов (КРТ) в металлостеклянном корпусе.
Оценить скорости выделения газовой фракции из элементов микросборок в герметичных корпусах изделий при рабочих температурах.
Обозначить допустимые сроки функционирования изделий в заданных режимах.

Слайд 4

Введение
Вакуумные изделия прежних
поколений имели стеклянный
корпус с внутренним активным
газопоглотителем,

что определяло
их габариты и стойкость к внешним
механическим воздействиям.
Было предложено изготавливать
малогабаритные кварцевые резонаторы - термостаты в металлических корпусах типа ТО-8 и DIP-14.
Внутри корпуса размещали керамическую плату на теплоизолированных подставках и кварцевый пьезоэлемент (ПЭ), связанный с платой через держатели.

Слайд 5

Экспериментальная установка
Рис.1.1. Схема лабораторного стенда: 1- насос НОРД-250; 2- вакуумметр ВМБ-8;

3- насос 2НВР-5ДМ; 4-масс-спектрометр XT-100.

Слайд 6

Рис.1.2 Схема фланца: 1-никелевая мембрана; 2-верхняя шайба; 3-медная прокладка; 4-нижняя шайба;

5-соединительный фланец;

Слайд 7

Рис.1.3. Масс-спектр остаточных газов.

Слайд 8

Рис.1.4. Линия тренда водорода за 5 минут.

Слайд 9

Рис.1.5. Линия тренда водорода за 20 минут.

Слайд 10

Рис.1.6. Относительное парциальное давление H2 по часам в разные дни.

Слайд 11

Рис.1.7. Относительное парциальное давление водорода по дням.

Слайд 12

Источники влаги в микросхеме
Рис.1.8. A – газ, заполняющий микросхему; B1 –

материал корпуса микросхемы; B2 – материалы, использованные в микросхеме (клеи и др.); C – диффузия через мембраны; D – течи

Слайд 13

Подготовка и проведение экспериментов
Измерены масс-спектры серийных изделий и технологических макетов. Кварцевые

резонаторы термостаты в корпусе DIP-14: КРТ 163 и 219.
Микросборки собраны на поликоровой плате с кварцевым пьезоэлементом TD-среза на частоту 10/3 МГц.
Использована лазерная сварка по периметру корпуса и финишная запайка пуклевочного отверстия диаметром 0,4 мм после вакуумного отжига при 160 ℃.
Предварительное обезгаживание КРТ осуществлялось в вакуумной печи также при 160 ℃ в течение 25-35 часов с периодической подстройкой частоты.
В КРТ 163 и 219 появляются срывы генерации частоты после полугодовых испытаний в составе генераторов. Кроме того, КТР 219 переставлен в другой корпус после ремонта.
Все изделия подвергнуты механическим испытаниям и операциям термоциклирования.

Слайд 14

Подготовка и проведение экспериментов
Макеты «Исток»: И-1, И-2 собраны на LTCC-платах отечественного

производства в корпусе DIP-14. Внутри корпусов находятся схемы КРТ, собранные с использованием точечной сварки и монтажа клеями ТОК-2 и К-400; схемы не подключены к внешним выводам корпуса.
Образец И-1 не подвергался вакуумным отжигам и не герметизирован (полимеризация клеев при 120 ℃).
Образец И-2 отжигался в вакууме при 160 ℃ в течение 24 часов с последующим финишным отжигом и герметизацией запайкой пуклевочного отверстия в корпусе.

Слайд 15

Схема зонда
Рис.2.1. Схема зонда: 1 - зонд с нагревателем и

термопарой, 2 – корпус зонда, 3 – игла, 4 – корпус КРТ.

Слайд 16

Оценка скорости газовых потоков по масс-спектрам.

Слайд 17

Рис. 2.2. Сравнительные графики регистрируемых давлений: ■ - КРТ 163, ○

– пустая камера.

Рис. 2.3. Суммарные давления в камере вскрытия с КРТ 219.

Измерения давления в вакуумных изделиях.

Слайд 18

Измерения давления в вакуумных изделиях.
Рис. 2.4. Суммарные давления в макете И-1

для непрерывного цикла нагрев-охлаждение.

Рис. 2.5. Динамика суммарного давления внутри корпуса макета И-2 после прокола.

Слайд 19

Измерения давления в вакуумных изделиях.

Слайд 20

Измерения давления в вакуумных изделиях.

Слайд 21

Измерения давления в вакуумных изделиях.
Рис. 2.6. Временная зависимость давления для макета

И-2, охлаждение.

Рис. 2.7. Временная зависимость давления для макета И-2, нагрев.

Слайд 22

Измерения давления в вакуумных изделиях.

Слайд 23

Измерения давления в вакуумных изделиях.

Слайд 24

Технические параметры изделий. Краткий анализ.
Таблица 1. Параметры КРТ и технологических макетов.

Слайд 25

Выводы.
Установлено, что в корпусах DIP-14 и DIL-14 с микросборками КРТ

уровень вакуума 10-5-10-4 тор после 3 – 5 сменных отжигов при 160 0С. Внутренние поверхности изделий имеют высокую степень вакуумной чистоты.
Установлено, что ускоренное старение КРТ можно проводить при внешнем нагреве в диапазоне 80-120 ℃. Также 120 ℃ является оптимальным режимом финишной герметизации корпуса методом холодной сварки или запайкой пуклевочного отверстия. Экономия времени на этой операции не менее 3-х часов.
Длительность рабочего ресурса для КРТ 163 и 219 прогнозируем по скорости газонаполнения корпусов после годовых испытаний с учетом требований ТУ. Этот параметр для макета И-2 получен из формул (8,9) при аппроксимации экспериментальных данных. Средняя скорость является аналогом вакуумной плотности корпусов.
Отметим, что для масс-спектрального анализа получены экспериментальные образцы на LTCC- микроплатах, при сборке которых использован только клеевой монтаж. Относительная нестабильность частоты за сутки после годовых испытаний этих изделий в составе генераторов 7,5·10-13.

Слайд 26

Образец №219
Рис.3.1. Спектр остаточных газов после прокола при комнатной температуре и

800С.

Рис.3.2. Спектр остаточных газов после прокола при Т = 80 0С и 160 0С.

Слайд 27

Рис.3.3. Спектр остаточных газов до и после прокола при Т =

20 0С.

Рис.3.4. Спектр остаточных газов после прокола при Т = 20 0С, 80 0С.

Слайд 28

Контроль и оптимизация технических параметров вакуумных изделий пьезоэлектроники

Содержание

Актуальность проблемы Микропримеси, имеющие высокую химическую активность и находящиеся в материалах,

Цель и задачи работыЦель работы – оценить возможности масс – спектрометрического

ВведениеВакуумные изделия прежних поколений имели стеклянный корпус с внутренним активным газопоглотителем,

Экспериментальная установкаРис.1.1. Схема лабораторного стенда: 1- насос НОРД-250; 2- вакуумметр ВМБ-8;

Рис.1.2 Схема фланца: 1-никелевая мембрана; 2-верхняя шайба; 3-медная прокладка; 4-нижняя шайба;

Рис.1.3. Масс-спектр остаточных газов.

Рис.1.4. Линия тренда водорода за 5 минут.

Рис.1.5. Линия тренда водорода за 20 минут.

Рис.1.6. Относительное парциальное давление H2 по часам в разные дни.

Рис.1.7. Относительное парциальное давление водорода по дням.

Источники влаги в микросхемеРис.1.8. A – газ, заполняющий микросхему; B1 –

Подготовка и проведение экспериментовИзмерены масс-спектры серийных изделий и технологических макетов. Кварцевые

Подготовка и проведение экспериментовМакеты «Исток»: И-1, И-2 собраны на LTCC-платах отечественного

Схема зонда Рис.2.1. Схема зонда: 1 - зонд с нагревателем и

Оценка скорости газовых потоков по масс-спектрам.

Рис. 2.2. Сравнительные графики регистрируемых давлений: ■ - КРТ 163, ○

Измерения давления в вакуумных изделиях. Рис. 2.4. Суммарные давления в макете И-1

Измерения давления в вакуумных изделиях.

Измерения давления в вакуумных изделиях.

Измерения давления в вакуумных изделиях.Рис. 2.6. Временная зависимость давления для макета

Измерения давления в вакуумных изделиях.

Измерения давления в вакуумных изделиях.

Технические параметры изделий. Краткий анализ. Таблица 1. Параметры КРТ и технологических макетов.

Выводы. Установлено, что в корпусах DIP-14 и DIL-14 с микросборками КРТ

Образец №219Рис.3.1. Спектр остаточных газов после прокола при комнатной температуре и

Рис.3.3. Спектр остаточных газов до и после прокола при Т =

Похожие презентации

Актуальность проблемы
Микропримеси, имеющие высокую химическую активность и находящиеся в материалах,

Цель и задачи работы
Цель работы – оценить возможности масс – спектрометрического

Введение
Вакуумные изделия прежних
поколений имели стеклянный
корпус с внутренним активным
газопоглотителем,

Экспериментальная установка
Рис.1.1. Схема лабораторного стенда: 1- насос НОРД-250; 2- вакуумметр ВМБ-8;

Источники влаги в микросхеме
Рис.1.8. A – газ, заполняющий микросхему; B1 –

Подготовка и проведение экспериментов
Измерены масс-спектры серийных изделий и технологических макетов. Кварцевые

Подготовка и проведение экспериментов
Макеты «Исток»: И-1, И-2 собраны на LTCC-платах отечественного

Схема зонда
Рис.2.1. Схема зонда: 1 - зонд с нагревателем и

Измерения давления в вакуумных изделиях.
Рис. 2.4. Суммарные давления в макете И-1

Измерения давления в вакуумных изделиях.
Рис. 2.6. Временная зависимость давления для макета

Технические параметры изделий. Краткий анализ.
Таблица 1. Параметры КРТ и технологических макетов.

Выводы.
Установлено, что в корпусах DIP-14 и DIL-14 с микросборками КРТ

Образец №219
Рис.3.1. Спектр остаточных газов после прокола при комнатной температуре и