Технология сборки и монтажа микроэлектромеханической системы датчика давления

Технологии вакуумной герметизации микроэлектромеханической системы. Соединение деталей эвтектической пайкой. Маршруты проведения диффузионной сварки, анодного сращивания, монтажа датчика давления. Расчет себестоимости и цены кристалла тензоэлемента.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 03.06.2016
Размер файла 884,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В настоящей работе описаны датчики на основе микроэлектромеханической системы (МЭМС), позволяющие измерять абсолютное, дифференциальное и манометрическое давление. Рассмотрены различные технологические варианты вакуумной сборки МЭМС. Показаны основные факторы, определяющие требования к технологии сборки и монтажа микромеханических устройств и систем. Изложены результаты выполненных исследований по разработке технологии сборки и монтажа МЭМС датчика давления.

Проведены расчеты себестоимости одного кристалла тензоэлемента и расчёты отпускной цены.

Проведен анализ опасных и вредных факторов при изготовлении кристаллов. Произведен расчет количества образующихся отходов отработанных люминесцентных ламп.

Содержание

  • Введение
  • Глава 1. Технология сборки и монтажа МЭМС датчика давления
    • 1.1 Датчики на основе МЭМС
    • 1.2 Технологии вакуумной герметизации МЭМС
      • 1.2.1 Требования к герметичности МЭМС и вакуумная герметизация
      • 1.2.2 Технологии вакуумной герметизации
      • 1.2.3 Интегральные технологии герметизации
    • 1.3 Методы сборки деталей МЭМС
      • 1.3.1 Сварка кремния со стеклом в электрическом поле
      • 1.3.2 Соединение деталей методом эвтектической пайки
      • 1.3.3 Диффузионная сварка
    • 1.4 Методы монтажа деталей МЭМС
  • Выводы
  • Глава 2. Разработка технологического маршрута проведения сборки и монтажа МЭМС датчика давления
    • 2.1 Маршрут проведения диффузионной сварки
      • 2.1.1 Подготовка поверхности пластин к сварке
      • 2.1.2 Установка пластин
      • 2.1.3 Установка груза
      • 2.1.3.1 Оценка силы сжатия «кристалл-пластина»
      • 2.1.4 Откачка колпака форвакуумным и диффузионным насосами
      • 2.1.5 Нагрев столика
      • 2.1.6 Процесс проведения диффузионной сварки
      • 2.1.7 Охлаждение пластин
      • 2.1.8 Контроль качества сварки
      • 2.1.9 Резка пластины на чипы
    • 2.2 Маршрут проведения анодного сращивания
      • 2.2.1 Подготовка поверхности пластин к сварке
      • 2.2.2 Установка пластин
      • 2.2.3 Установка прижимного контакта
      • 2.2.4 Откачка колпака форвакуумным и диффузионным насосами
      • 2.2.5 Нагрев столика и подача напряжения
      • 2.2.6 Процесс проведения анодного сращивания
      • 2.2.7 Охлаждение пластин
      • 2.2.8 Контроль качества сварки
      • 2.2.9 Резка пластин на кристаллы
    • 2.3 Маршрут проведения монтажа датчика давления
      • 2.3.1 Лужение соединительных выводов тензомодуля
      • 2.3.2 Приклеивание кристалла
      • 2.3.3 Ультразвуковая сварка
      • 2.3.4 Промывка тензомодуля
      • 2.3.5 Консервация заливкой
      • 2.3.6 Вакуумирование геля
      • 2.3.7 Полимеризация геля
      • 2.3.8 Контроль внешнего вида и функционирование
      • 2.3.9 Базирование тензомодуля в корпус
      • 2.3.10 Заливка компаундом
      • 2.3.11 Операция настройки. Контроль настройки
      • 2.3.12 Герметизация датчика давления
      • 2.3.13 Контроль ПСИ
  • Выводы
  • Глава 3. Охрана труда и защита окружающей среды
    • 3.1 Охрана труда и защита окружающей среды
    • 3.2 Обеспечение безопасности условий труда
      • 3.2.1 Характеристика параметров микроклимата
      • 3.2.2 Характеристика шума на рабочем месте
      • 3.2.3 Характеристика параметров пожарной безопасности
      • 3.2.4 Характеристика параметров освещенности на рабочем месте
      • 3.2.5 Характеристики электробезопасности на рабочем месте
    • 3.3 Обеспечение экологической безопасности в процессе сваривания пластин
      • 3.3.1 Защита гидросферы
      • 3.3.2 Защита атмосферы
      • 3.3.3 Защита литосферы
      • 3.3.4 Расчет количества образующихся отходов отработанных люминесцентных ламп
  • Выводы
  • Глава 4. Организационно-экономический расчет
    • 4.1 Технико-экономическое обоснование
      • 4.1.1 Технический анализ объекта проектирования
      • 4.1.2 Расчет норм времени на операции технологического процесса и определение количества основного производственного оборудования
      • 4.1.3 Расчет себестоимости и отпускной цены пластины для тензоэлемента по проектируемому технологическому маршруту
  • Выводы
  • Заключение
  • Список используемой литературы

Введение

Сегодня на рынке микроэлектромеханических систем (МЭМС) представлено более 40 видов таких устройств. А начал он формироваться в 1970-е годы с освоением массового производства первых интегральных электромеханических приборов - датчиков давления. Эти приборы, изготовленные методами объёмной микрообработки, проложили дорогу групповой технологии формирования тонкоплёночных мембранных структур с высоким выходом годных и низкой стоимостью, которая также с успехом применялась в производстве различных преобразователей для автомобильных систем. [1]

В начале 1980-х годов появились МЭМС расходомеров и акселерометров. В конце десятилетия была предложена технология поверхностной микромеханической обработки. Первые изделия, изготовленные по этой технологии, также были предназначены для автомобильных устройств (акселерометры для подушек безопасности и адаптивные системы подвески). Тогда же началась разработка микроактюаторов. [1]

В 1990-е годы появились МЭМС гироскопов, микрозондов, растровых “микромикроскопов”, микровентилей, головок струйных принтеров, элементов проекционных дисплеев, торсионных зеркал, газовых хроматографических систем, устройств считывания накопителей большой ёмкости.

Микроэлектромеханические приборы и системы (МЭМС) находят все более широкое применение во многих областях промышленности и повседневной деятельности людей благодаря малым размерам и низкой стоимости, обусловленной групповыми технологиями изготовления. Совершенствование конструкций МЭМС, создание надежных технологий их изготовления, средств и методов контроля актуально для получения нужного ассортимента МЭМС с требуемыми параметрами, определяемыми областями их применения. На функциональные параметры МЭМС оказывают влияние многие факторы, учет которых необходим при их проектировании и изготовлении. [2]

Принцип действия того или иного МЭМС-устройства зависит от области применения, следовательно, и требования к технологии его изготовления также зависят от этого. Микрогироскопы, например, часто требуют вакуумной герметизации. Однако в некоторых сенсорах происходит взаимодействие с окружающей средой, необходимое для измерения физических или химических параметров. [2]

Актуальностью моей работы заключается в освоении технологических операций: диффузионная сварка, анодное сращивание, которые позволят расширить номенклатуру датчиков давления на ОАО «Автоэлектроника».

Целью работы является разработка технологии сборки и монтажа МЭМС датчика давления. Исходя из цели были поставлены следующие задачи: определить режимы диффузионной сварки:

- определить время процесса сварки;

- определить оптимальную температуру для сварки;

- определить критерий контроля качества сварочных операций

определить режимы анодного сращивания:

- определить время процесса сращивания;

- определить оптимальную температуру для сращивания;

- определить ток;

- определить критерий контроля качества операций сращивания;

определить режимы ультразвуковой сварки (УЗС) на этапе монтажа МЭМС:

- определить усилие прижима электрода для УЗС;

- определить время сварки;

- определить критерий контроля качества монтажных операций.

Глава 1. Технология сборки и монтажа МЭМС датчика давления

1.1 Датчики на основе МЭМС

Датчики давления бывают трех типов, позволяющих измерять абсолютное, дифференциальное и манометрическое давление [3].

Абсолютное давление, например, барометрическое, измеряется датчиком абсолютного давления. Давление измеряется относительно вакуума.

Дифференциальное давление, например, перепад давления в дифференциальных расходомерах, измеряется дифференциальным датчиком давления (рис. 1).

Рис. 1. Схема дифференциального датчика давления [3].

Манометрическое давление измеряется относительно некоторого эталонного значения. Примером может служить, измерение кровяного давления, которое проводится относительно атмосферного давления. Манометрическое давление по своей сути является разновидностью дифференциального давления. Измеряют давление, избыточное по отношению к атмосферному, манометром [3].

В датчиках давления используются также вторичные преобразователи емкостного типа. В таких устройствах вся поверхность мембраны действует как обкладка конденсатора. В качестве одной обкладки конденсатора используется неподвижное металлическое основание, другая обкладка -- гибкая мембрана круглой формы, закрепленная по окружности. Мембрана прогибается под действием давления. При деформации мембраны среднее расстояние между обкладками конденсатора уменьшается, что приводит к увеличению емкости [4].

Применение МЭМС технологии позволяет получать микромеханические и оптические узлы меньших размеров, чем это возможно по традиционным технологиям. Преимуществом МЭМС является электронная часть, и электрические соединения с датчиками и механизмами, выполненные по интегральной технологии и имеющие малые размеры. Высокая повторяемость чувствительных элементов, и их интегральное изготовление вместе с обрабатывающей схемой позволяет значительно повысить точность измерений. Благодаря интегральной технологии надежность МЭМС выше, чем надежность аналогичной системы, которая собрана из дискретных компонентов. Также большей надежностью и долговечностью обладают оптические системы, поскольку они располагаются в герметичном корпусе и защищены от воздействий внешней среды. Применение МЭМС уменьшает стоимость как механической, так и электронной частей устройства, поскольку обрабатывающая электроника и МЭМС интегрированы в единой подложке, что позволяет избежать дополнительных соединений и, в некоторых случаях, применения согласующих схем.

1.2 Технологии вакуумной герметизации МЭМС

1.2.1 Требования к герметичности МЭМС и вакуумная герметизация

Многие микроэлектромеханические приборы содержат подвижные чувствительные элементы, на работу которых оказывает влияние газовое демпфирование, - это акселерометры, гироскопы, переключатели и др. Вакуумная герметизация таких приборов способствует увеличению их чувствительности и стабильности параметров. Также она необходима для устройств, требующих термической изоляции чувствительных элементов, например преобразователей инфракрасного излучения [2].

Вакуумная герметизация называется герметизация, обеспечивающая сохранение заданного уровня вакуума внутри корпуса микромеханического прибора в течение срока хранения и эксплуатации. Согласно требованиям к корпусам микросборок, вакуумплотным считается корпус, натекание в который не превышает 5-10-5 л-мкм рт. ст./с. При таком уровне натекания обеспечивается незначительный газообмен между внутрикорпусной газовой средой и атмосферой, гарантируется работоспособность прибора в течение длительного времени, но только при отсутствии значительного перепада давлений [2].

1.2.2 Технологии вакуумной герметизации

Развитие технологий вакуумной герметизации вместе с последовательным уменьшением размеров микроприборов идет в направлении от индивидуального корпусирования к интегральным технологиям [5].

Индивидуальное корпусирование.

При индивидуальном корпусировании пластина с микромеханическими элементами разделяется на кристаллы, которые затем помещаются в отдельные корпуса и герметизируются (рис. 2).

Рис. 2. Индивидуальная герметизация кристаллов МЭМС

Применяются керамические и металлостеклянные корпуса, для герметизации объема используются процессы сварки, пайки, напыления металлических слоев. [5].

1.2.3 Интегральные технологии герметизации

Интегральные технологии герметизации с использованием традиционных материалов объемной микрообработки (кремния, стекла и т.д.) можно условно разделить на технологии пластина-на-пластине и чип-на- пластине. В обоих случаях для корпусирования могут использоваться процессы анодного, эвтектического соединения и соединения через промежуточный слой [5].

Технологии пластина--на--пластине (wafer--to--wafer).

Основные этапы технологии вакуумной герметизации МЭМС пластина-на-пластине показаны на рис. 3. На пластине, играющей роль крышки, формируются углубления. Пластины совмещаются и соединяются в вакууме, с помощью процесса вакуумной пайки, затем их делят на отдельные герметичные чипы.

Рис. 3. Интегральная герметизация МЭМС пластина-на-пластине (wafer-to-wafer Packaging, WWP) [5].

Технологии чип--на--пластине.

На рис. 4 представлена схема реализации технологии чип-на-пластине, крышки в данном случае устанавливаются отдельно на каждую область с МЭМС-структурой. Особенность данной технологии - возможность применения методов flip-chip монтажа для позиционирования и пайки крышек.

Рис. 4. Основные этапы технологии герметизации чип-на-пластине (DWP) [5].

1.3 Методы сборки деталей МЭМС

Соединение деталей МЭМС при изготовлении этих устройств, например крепление микромеханического и электронного узлов МЭМС к основанию корпуса, требует тщательной подготовки и является самостоятельной задачей, решаемой при изготовлении различных МЭМС. Незначительное смещение кристалла может привести к нарушению нормального функционирования прибора. [6]

Рассмотрим некоторые технологические процессы сборки и монтажа деталей МЭМС, использованные для изготовления работоспособных макетных образцов.

1.3.1 Сварка кремния со стеклом в электрическом поле

При нагреве и воздействии сильного электрического поля постоянного напряжения в стекле происходит миграция щелочных ионов [7]. Была предпринята попытка выяснения роли щелочных ионов в электропроводимости стекол и создание требуемых pH на их поверхностях. С этой целью были исследованы поляризационные процессы в ряде стекол (табл.1).

Таблица 1. Химический состав стекла.

Марка стекла

Состав в весовых %

SiO2

B2O3

Al2O3

MgO

CaO

K2O

Na2O

Li2O

MnO

BaO

Прочие

1.

С5-1

99,9

-

0,01

0,012

-

0,028

0,04

-

-

-

-

2.

«Пирекс»

80,5

12,0

2,0

-

0,5

1,0

4,0

-

-

-

-

3.

ИХС-10

68,8

25,8

1,3

-

-

-

2,4

0,5

-

-

-

4.

С37-2

70,0

27,0

-

-

-

1,0

1,4

-

-

-

-

5.

С40-1

74,8

18,0

1,4

-

-

1,6

4,2

-

-

-

-

6.

С47-1

68,5

17,2

2,5

-

-

-

6,8

-

-

-

-

7.

С48-1

66,5

17,2

2,5

-

-

3,8

3,7

-

-

-

-

8.

С48-2

66,3

20,9

3,5

-

-

5,0

3,0

0,2

0,6

-

0,5CоO

9.

С48-3

54,0

-

18,5

-

13,5

-

-

-

-

8,0

6,0ZnO

10.

С52-1

68,7

19,0

3,5

-

-

4,4

4,4

-

-

-

-

Рис. 5. Поляризация стекол (номера кривых соответствуют номерам марок стекол в табл. 1.) U = 1000 В, ф = 30 с.

Как можно убедиться из рис. 5, наблюдается спад тока по времени. Наиболее интенсивно поляризационные процессы протекают в стеклах с максимальным содержанием оксида натрия (рис. 6).

Рис. 6. Зависимость величины тока от количества оксида натрия.

Это позволяет утверждать, что ток в стеклах переносится исключительно ионами натрия. Ступенчатый спад по времени характеризует поступательный характер движения иона. Явление миграции ионов в стекле от анода к катоду под воздействием внешнего электрического поля в литературе известна как концентрационная поляризация стекла [7]. При этом в прианодной области стекла образуется слой, обедненный натрием. Уход ионов натрия к катоду должен привести к образованию отрицательно заряженного слоя стекла.

Обработка стекол и кремния под сварку.

Неоднородность поверхности кремния и стекла, а также воздействия электрического поля предопределяют протекание трех реакций:

(1)

(2)

(3)

Для успешного соединения кремния со стеклом за счет химических реакций, необходимы максимально высокая плотность физического контакта и максимальное сближение их поверхностей. Между соединяемыми поверхностями стекла и кремния должен быть минимальный зазор и высокая плотность физического контакта.

Обезжиривание стекла.

Для обработки стекла может быть использован ряд обезжиривателей: ацетон, раствор едкого натра (35 г/л), раствор стирального порошка «Лотос» (35 г/л), 40% азотная кислота, 5% плавиковая кислота, концентрированная хромовая смесь K2Gr2O7 +H2SO4, 10% раствор углекислого натрия, смесь Na2Gr2O1 и HCL [7].

Установлено на основании визуальных наблюдений и записи профилограмм поверхностей образцов, что ацетон является идеальным обезжиривателем с точки зрения его влияния на шероховатость поверхности.

Режимы сварки кремния со стеклом.

К другим факторам, способствующим получению сварных соединений кремния со стеклом относят электрическое напряжение, температуру и время.

В случае сварки стекла с кремнием, имеет место два диэлектрика: газообразный (воздух) и твердый (стекло). Известно [8], что пробивное напряжение при прочих равных условиях прямо связано с линейными размерами диэлектрика и его свойствами. Нами установлено, что для нормальных температурных условий зависимость пробивного напряжения от длинны воздушного промежутка носит прямой характер. Нагрев воздушного промежутка нарушает прямую зависимость. Однако при небольших размерах стеклянных деталей обнаружено возникновение поверхностных разрядов, характеризующихся появлением на поверхности стекла светящихся нитей и сопровождающихся резким увеличением тока и возникновением звукового эффекта. Поверхностный разряд оказывал на стекло и кремний разрушающее действие. Визуальными наблюдениями разряда установлено, что он представляет собой форму стримера, распространяющегося от катода к аноду.

Установлено (рис. 7), что величина максимального напряжения перекрытия зависит от расстояния между электродами по поверхности стекла и температуры при относительной влажности воздуха 50…70% [9].

Рис. 7. Зависимость напряжения перекрытия для стекла «Пирекс» от температуры при различных условиях: 1 - h = 6,0 мм /эксперимент/; 2 - h = 3,0 мм /эксперимент/; 3 - h = 2,0 мм, частота 60 гц [9].

Использование переменного тока приводит к уменьшению этого напряжения, примерно в два раза. Напряженность поля при подаче постоянного напряжения, составляет для интервала температур 473…723 К, 0,85…0,35 кВ/мм, соответственно. Изменение конструкции узла (рис. 8) способствует повышению напряжения перекрытия. Напряженность, для этого же интервала температур составляет 1,8…1,2 кВ/мм.

Используя в качестве критерия механические испытания, нами установлена общая тенденция влияния температуры, электрического напряжения и времени сварки на надежность соединений (рис. 9) [10].

Рис. 8. Зависимость напряжения перекрытия для стекла «Пирекс» от температуры /h = 1 мм; ц = 55%/.

Рис. 9. Номограмма количественной зависимости процента выхода годных узлов от режимов сварки: 1 - U = 200 B, ф = 1 мин., Т = 623 К; 3 - U = 1200 B, ф = 1 мин., Т = 623 К; 2 - U = 200 B, ф = 11 мин., Т = 623 К; 5 - U = 1200 B, ф = 11 мин., Т = 623 К; 4 - U = 200 B, ф = 1 мин., Т = 723 К; 8 - U = 1200 B, ф = 1 мин., Т = 723 К; 6 - U = 200 B, ф = 11 мин., Т = 723 К; 9 - U = 1200 B, ф = 11 мин., Т = 723 К; 7 - U = 700 B, ф = 6 мин., Т = 673 К [9].

Экспериментальным путем получены режимы сварки ряда стекол с кремнием при температурах 673 и 723 К (табл. 2).

Таблица 2. Режимы сварки.

Марка стекла

Время сварки (с) при напряжении (В)

200

400

600

800

1000

1200

«Пирекс», С48-2 (Т=673 К)

1200

840

600

300

180

120

ИХС-10, С37-2 (Т=723 К)

1800

1380

1080

840

420

180

Прочность соединений кремния со стеклом.

Результаты механических испытаний сваренных узлов (рис. 10) показывают, что прочность соединений связана как с качеством подготовки поверхности, так и с количеством оксида натрия в стеклах [11].

Было обнаружено (табл. 3), что с увеличением содержания количества оксида натрия в стеклах, их прочность, при прочих равных условиях, увеличивается. Прочность сварных соединений кремния со стеклом с различным содержанием оксида натрия.

Таблица 3. Прочность сварных соединений кремния со стеклом.

Количество оксида натрия, %

4,0

3,0

2,4

1,4

Предел прочности на отрыв, МПа

13,22

12,65

8,83

8,05

В общем, следует указать на факт разброса величин пределов прочности соединений [11].

Рис. 10. Сварочные узлы из кремния (1) и стекла (2).

Из 77 испытанных узлов, максимальную прочность в пределах 12ч14 МПа имели 49,3%, т.е. почти половина из общего количества узлов. Минимальную прочность (3ч10 Мпа) и максимальную прочность (14ч16 Мпа) имели лишь 10% узлов (рис. 11). В основном узлы разрушались по стеклу [11].

Рис. 11. Процентное соотношение по пределу прочности соединений кремния со стеклом в узлах (Т = 673 К, U = 1000 В, ф = 180 с).

Для сварки кремния со стеклом разработаны и изготовлены установки УСЭПВН-2, УСЭПВН-3, УСЭПВН-4Н.

1.3.2 Соединение деталей методом эвтектической пайки

Проведено исследование возможности сборки чипов микроэлектромеханических устройств с использованием метода эвтектической пайки. Применение пайки позволяет в одном технологическом процессе собрать трехслойную конструкцию: роторный узел-прокладка-статорная пластина (например, типа кремний-кремний-стекло) и одновременно обеспечить хороший электрический контакт между роторным узлом и статорной пластиной.

После пайки создается низкоомный и высокостабильный электрический контакт между деталями [12]. Для проведения процесса эвтектической пайки разработана конструкция чипов с дополнительным слоем металлизации технологического назначения (рис. 12).

Рис. 12. Эскиз конструкции узла паяного соединения: 1 - основание роторного узла; 2 - статорная пластина; 3 - слой металлизации Au-Bi на статорной пластине; 4 - прокладка; 5 - слой металлизации Au-Bi на прокладке; 6 - слой припоя Au-Si

Исследование и оптимизация процессов эвтектической пайки проводились на вакуумной установке типа УВН-2М в условиях рабочего вакуума 5-10-5 мм. рт. ст. В процессе исследований варьировались температура, время процесса и давление сжатия паяемых деталей. Качество эвтектической пайки оценивалось визуально и по величине электрического сопротивления между роторным узлом и соответствующей внешней контактной площадкой статорной пластины, а также по результатам разрушения паяного соединения (в случае хорошего соединения разрушение не должно происходить по шву).

1.3.3 Диффузионная сварка

Способ диффузионного соединения позволяет успешно решить ряд задач, стоящих перед учеными, конструкторами и технологами. Этот метод практически исключает изменения свойств металлов в местах соединения, происходящих при расплавлении, и отрицательное воздействие внешней среды на физическое состояние соединяемых поверхностей. Кроме того, он позволяет соединять большинство материалов, и в том числе ранее несоединяемых металлов и сплавов; обеспечивает высокую надежность соединения, прежде всего статическую и динамическую прочность, термостойкость, вакуумную плотность (без следов окисления и загрязнения в местах соединения деталей), а также высокие упругие свойства. [13, 14].

Физические процессы диффузионной сварки в вакууме.

Для получения соединения двух образцов необходимо сблизить их на расстояние, достаточное для установления металлической связи. Эту схему можно реализовать в исключительных случаях, например при соприкосновении двух металлических образцов в сверхвысоком вакууме [15].

С технологической точки зрения для получения соединения методом диффузионной сварки необходимо:

1) очистить соединяемые поверхности и предотвратить возможность их дальнейшего окисления;

2) приложить сжимающее давление;

3) нагреть соединяемые тела и обеспечить определенную изотермическую выдержку.

Металлическая поверхность.

Физическое состояние и особенности структуры поверхностных слоев являются вторым неотъемлемым фактором, характеризующим металлическую поверхность. Даже идеальная поверхность в гипотетических условиях сверхвысокого вакуума будет иметь повышенную свободную энергию в результате некомпенсированных связей и, как следствие, обладать высокой адсорбционной способностью [15].

После механической обработки структура и свойства поверхностных слоев существенно изменяются. Только при полном отсутствии на поверхности металла чужеродных атомов поверхность можно считать ювенильной или физически чистой. Такую поверхность можно получить, например, путем скола кристалла или нагрева определенной грани кристалла в высоком вакууме (не ниже 1*мм. рт. ст.). Однако сохранить длительное время подобную поверхность можно только в условиях сверхвысокого вакуума. При соприкосновении ювенильных поверхностей со средой или низким вакуумом начинается мгновенное химическое взаимодействие: окисление, адсорбция и другие процессы [15].

Очистка и защита металлов в высоком вакууме.

Свойства вакуума как защитной среды в первую очередь определяются количеством примеси в сварочной камере. Характерно, что удаление газов и их соединений происходит не только с поверхности. В определенных условиях (время и температура) уменьшается их содержание и во внутренних объемах металла. В результате улучшаются физико-механические свойства самого металла.

Сжимающее усилие соединяемых поверхностей.

Основное назначение усилия -- вызвать микропластическую деформацию, создать максимальный контакт между поверхностями соприкосновения, необходимый для образования физического контакта и развития взаимной диффузии. При диффузионном соединении в вакууме свариваемые материалы также практически не меняют своих механических и физико-химических свойств [15].

Нагрев соединяемых деталей и изотермическая выдержка.

Температура является важнейшим параметром диффузионной сварки. Она ускоряет перераспределение атомов при сближении отдельных микроучастков контактной поверхности, способствует устранению различного рода несовершенств кристаллической структуры в зоне сварки в процессе возврата и рекристаллизации.

Таким образом, температура диффузионного соединения металлов при оптимальном режиме составляет вполне определенную долю температуры плавления. Для иллюстрирования в табл. 4 приведены экспериментальные данные оптимальных режимов соединения различных композиций металлов и сплавов.

При наличии нежелательных структурных изменений температуру сварки можно снизить при соответствующем увеличении продолжительности выдержки. При этом необходимо обеспечить соответствующую высокую очистку свариваемых поверхностей, увеличить степень разрежения, удельное давление и продолжительность сварки [15].

Таблица 4. Оптимальные режимы соединения различных композиций металлов и сплавов.

Свариваемые металлы

Т в °К

р в кГ/мм2

t в мин

Тпл в °К

Отношение Т/Тпл

Алюминий АД1+ковар Н29К18А

723

0,1-0,2

5

913

0,7

Силумин Д1+сталь 38ХН10А

643

0,2

10

776

0,8

Алюминий АД1+медь М1

723

0,3

8

913

0,7

Сплав АМг6+сплав АМг6

773

0,2

10

883

0,87

Медь М1+медь М1

1153

0,56

8

1356

0,84

Медь М1+ковар Н29К18А

1123

0,3

10

1356

0,83

Медь М1+сталь 45

1123

0,5

10

1356

0,83

Медь МБ+молибден М2-1

1173

0,5

15

1356

0,86

Физические методы исследования сварных соединений.

При диффузионной сварке одноименных материалов на оптимальных режимах полностью отсутствует физическая граница раздела между свариваемыми деталями, материал не претерпевает существенного изменения физико-химических свойств.

Образование интерметаллидов можно предотвратить, применяя промежуточную прокладку из третьего металла. Образование интерметаллидной прослойки между свариваемыми материалами определенных композиций можно предупредить путем применения прокладки из третьего металла, образующего твердые растворы со свариваемыми металлами.

Этот способ соединения может оказаться очень эффективным при соединении сильно разнородных, например керамических, материалов с металлами, имеющими различные коэффициенты термического расширения [15].

Сварка кварцевых стекол через алюминиевую прокладку является перспективным направлением в области создания неразъемных соединений. Несмотря на то, что алюминий обладает большим температурным коэффициентом линейного расширения по сравнению с кварцем, температура сварки кварца через алюминиевую прокладку не столь высока (менее 930 К). Кроме того, алюминий обладает высокой релаксационной способностью при возникновении остаточных напряжений благодаря низкой температуре рекристализации [15].

На рис. 13 показаны сварные соединения кварцевых стекол через алюминиевую прокладку. Несмотря на то, что подвижность ионов при невысокой температуре диффузионной сварки (1173--1573 К) низка, удается получать надежные сварные соединения металлов с керамикой [16].

Рис. 13. Микроструктуры сварных соединений кварцевых стекол через алюминиевую прокладку, полученных при оптимальном режиме сварки (а) и при продолжительной изотермической выдержке (б).

Вакуумные системы.

Установки для диффузионной сварки в вакууме состоят из устройств и приборов, служащих для получения и сохранения вакуума: вакуумного канала, соединенного с насосом (или рядом насосов), манометров, ловушек, а также различных устройств и вспомогательных приборов и соединений (кранов, шлифов, затворов и т. п.), которые необходимы при работе установки [16].

В установках для диффузионной сварки, как правило, использована динамическая система откачки, при проектировании которой учтено, что в процессе нагрева и сварки соединяемые детали могут обильно выделять газы и пары, в то время как в системе необходимо сохранить определенную величину вакуума.

1.4 Методы монтажа деталей МЭМС

В ряде разрабатываемых конструкций МЭМС кремниевый чувствительный элемент устанавливается на стеклянной плате. Полученное изделие, представляющее собой кремниевый чувствительный элемент, установленный на стеклянной плате, будем называть чипом. Метод эвтектической пайки, который широко используется в технологии посадки чипов ИС в корпус, требует доработки. Это приводит к необходимости разработки новых методов сборки и монтажа чипов МЭМС в корпус [6].

Клеевое соединение.

Основные требования, предъявляемые к клеевым соединениям: механическая прочность, высокая адгезионная способность (не менее 2-3 МПа) и стабильность электроизоляционных свойств в интервале рабочих температур (удельное объемное сопротивление не менее 1-1014 Ом-см, tg 5 < 1-10-3). К числу таких клеев, широко используемых в технологии ИС, относится клей ВК-9.

Изготовлены экспериментальные образцы микроустройств, в которых посадка чипа в корпус была осуществлена с использованием клея ВК-9. Однако, несмотря на положительные результаты испытаний этих образцов, для реализации метода клеевого соединения необходимы дополнительные исследования. Существенным недостатком технологии клеевого соединения является возможное газовыделение из клея ВК-9 внутрь герметичного объема, а также сложность реализации посадки в корпус групповым способом [6].

Посадка на припой.

Проведено исследование возможности посадки стеклянных чипов с кремниевым микромеханическим элементом на припои, используемые в электронной промышленности.

Методом термического испарения в вакууме проводилось напыление металлических слоев на поверхность стеклянной платы и на основание корпуса. Данный метод обладает простотой, высокой надежностью и позволяет получать пленки высокой чистоты. На поверхность стеклянной платы последовательно наносились: подслой ванадия толщиной 200 А, слой меди толщиной 0,8 мкм, слой припоя. На поверхность основания корпуса наносился слой припоя. Экспериментально установлено, что надежное крепление стеклянной платы в корпусе обеспечивается применением легкоплавкого припоя ПОИн-50 [6].

После нанесения металлизации основание корпуса устанавливалось на нагреватель. На напыленный слой металлизации помещался припой ПОИн-50 в виде порошка. На порошок ставился чип и при помощи оснастки чип прижимался к основанию корпуса и одновременно совмещался (позиционирование) относительно плоскости основания корпуса (рис. 14).

Рис. 14. Конструкция узла МЭМС, полученного посадкой чипа на основание корпуса с помощью припоя: 1 - Bi; 2 - Cu; 3 - ЧЭ; 4 - стеклянная плата; 5 - ПОИн-50; 6 - плоскость основания корпуса

Основание корпуса нагревалось в вакууме до температуры плавления припоя ПОИн-50 (Тпл = 120 °С). Затем нагрев прекращался и производилось плавное охлаждение сборочного узла до комнатной температуры. Контроль качества пайки производился путем приложения усилия на сдвиг к боковой поверхности чипа. Алгоритм технологического процесса сборки и монтажа макетных образцов МЭМС представлен на рис. 15 [6].

Рис. 15. Алгоритм технологического процесса сборки и монтажа макетных образцов МЭМС

По результатам проведенных исследований с использованием установленных режимов выполнения соединений деталей МЭМС и разработанных технологических процессов изготовлены действующие макетные образцы МЭМС [6].

Выводы

Описаны некоторые датчики на основе микро-электро-механической системы (МЭМС). Рассмотрены технологические операции вакуумной сборки МЭМС: сварка кремния со стеклом в электрическом поле, диффузионная сварка. В ходе исследования, выявлены оптимальные режимы сварки. Показаны основные факторы, определяющие требования к технологии монтажа микромеханических устройств и систем.

Глава 2. Разработка технологического маршрута проведения сборки и монтажа МЭМС датчика давления

2.1. Маршрут проведения диффузионной сварки

На основе литературных данных был разработан технологический маршрут изготовления тензоэлемента для датчика давления методом диффузионной сварки (рис. 16).

Рис. 16. Маршрут проведения диффузионной сварки

2.1.1. Подготовка поверхности пластин к сварке

Для получения соединения двух идеальных образцов необходимо сблизить их на расстояние, достаточное для установления металлической связи. Чтобы очистить соединяемые поверхности и предотвратить возможность их дальнейшего окисления, адсорбции и других процессов, необходимо поместить пластины и кристаллы пинцетом в перекисно-аммиачный раствор в течении 5 минут. Таким образом, убирается слой Al2O3 c поверхности. После обработки, пластины и кристаллы необходимо промыть деионизованной водой в течении 15 минут до удельного сопротивления .

В результате получены пластины, диаметром 100 мм., готовые к сварке с кристаллами размером 5Ч5 мм. (рис. 17).

Рис. 17. Кремниевые пластины с напыленным алюминиевым слоем

2.1.2 Установка пластин

Пластины и кристаллы в специальной таре необходимо передать наладчику вакуумного напыления, для их установки на подогревной столик (рис. 18) вакуумной установки УВН2М-2, типовая схема и фото которой представлена на рисунке 19.

Рис. 18. Подогревной столик

а)б)

Рис. 19. Фото (а) и схема (б) вакуумной установки

Вакуумная установка УВН-2М-2 предназначена для вакуумного. напыления тонких пленок. Она состоит из вакуумной системы, подколпачного устройства и электрического шкафа управления. Вакуумная система создает и поддерживает вакуум в рабочем объеме установки и содержит: форвакуумный (ФВН) и диффузионный насосы (ДН); рабочую вакуумную камеру; систему трубопроводов; клапаны; высоковакуумный затвор; датчики измерения давления; натекатель; систему охлаждения; колпак рабочей камеры.

Форвакуумный (механический) насос служит для откачки форвакуумной магистрали и магистрали диффузионного насоса (до высоковакуумного затвора) до давления 10-3мм. рт. ст., а также рабочей камеры установки до давления порядка 5Ч10-2--1Ч10-2мм. рт. ст. Диффузионный (паромасляный) насос предназначен для создания и поддержания высокого вакуума в рабочем объеме установки (порядка 10-6мм. рт. ст.). Время достижения предельного вакуума не более 90 мин.

С помощью пинцета, на кремниевую пластину необходимо уложить кристалы, совместив их алюминиевыми слоями друг к другу и прижав торец пластины к ограничительным штырям.

2.1.3 Установка груза

Для успешного соединения, необходимо максимально увеличить плотность физического контакта и максимально сблизить их поверхности. Для этого устанавливается груз (усилие прижима), общим весом 1628 гр. (рис. 20).

Рис. 20. Установка груза

Оценка силы сжатия «кристалл-пластина»

На рисунке 21 показана типовая схема нагрузки на соединяемые детали. Размеры кристалла 5Ч5 мм, площадь S=25 мм2=0,25 см2.

Рис. 21. Схема нагрузки. 1 - металлический груз, 2 - вольфрамовый диск, 3 - кристалл, 4 - кремниевая пластина

Если на кристалл подать нагрузку, то сила сжатия будет определяться по формуле:

, (4)

где М - это масса груза, который создает нагрузку на кристалл, S - площадь кристалла.

;

Силу сжатия приняли значительно меньше, чем в литературных данных (), за счет уменьшения нагрузки, тем самым снизить деформацию кристалла. Чтобы получилось неразъемное соединение, увеличили температуру.

2.1.4 Откачка колпака форвакуумным и диффузионным насосами

Откачка воздуха подколпачного осуществляется с помощью нескольких технологических операций:

- Включить форвакуумный насос ФВН. Работает 1мин.

- Открыть клапан К2 для откачки диффузионного насоса ДН до 10-2 мм. рт. ст.

- Включить нагрев плиткой ДН. Разогрев проходит в течении 90 минут, после чего ДН готов к работе.

- Закрыть К2 и открываем клапан К1.

- Откачать воздух подколпачного до 10-2мм. рт. ст.

- Закрыть К1, открыть К2, открыть затвор ДН.

- Откачать воздух подколпачного до 10-4 мм. рт. ст.

При выполнении всех операций, в рабочей зоне образуется вакуум заданного уровня, что позволяет проводить следующую технологическую операцию.

2.1.5 Нагрев столика

После того, как достигли заданного уровня вакуума внутри корпуса, необходимо включить нагрев столика (рис. 22) с контролем температуры по термопаре. Оптимальная рабочая температура равна 5500С, так как выше этой температуры алюминиевая металлизация диффундирует в кремний.

Рис. 22. Схема подогревного столика. 1 - вольфрамовый нагреватель Ш 2 мм, 6 шт; 2 - керамическая труба; 3 - столик; 4 - крепежный винт; 5 - термопара, 6 - силовой трансформатор.

Следует отметить, что температура является важнейшим параметром диффузионной сварки. Она ускоряет перераспределение атомов при сближении отдельных микроучастков контактной поверхности, способствует устранению различного рода несовершенств структуры поверхности в зоне сварки в процессе возврата и рекристаллизации.

Таким образом, температура диффузионного соединения металлов при оптимальном режиме составляет вполне определенную долю температуры плавления.

2.1.6 Процесс проведения диффузионной сварки

Процесс диффузионной сварки в вакууме можно представить из двух стадии. Первая стадия заключается в приработке поверхности под действием приложенного давления. На этой стадии происходит разрушение и удаление окисной пленки и образование металлических связей на микроучастках, где под влиянием приложенного давления возникает физический контакт. Пo истечении некоторого времени после приложения давления заканчивается микропластическая деформация выступов шероховатостей. Место контакта принимает вид, как показано на рис. 23, а. Вторая стадия диффузионной сварки состоит в ликвидации микронесплошностей и несовершенств решетки в результате возврата и рекристаллизации. Основное значение на второй стадии приобретают процессы диффузии (рис. 23,б).

Рис. 23. Стадии диффузионной сварки: а-1, б-2.

Очевидно, что в первой стадии сварки решающую роль играют давление и температура, основными параметрами второй стадии являются время выдержки и температура. Можно считать, что процессы диффузии на стадии ликвидации микронесплошностей и образования объемной переходной зоны контакта являются самыми медленными и, следовательно, определят продолжительность выдержки при данном давлении и температуре.

Для первой стадии можно принять относительно невысокую температуру и относительно небольшое давление -- несколько выше предела упругости при данной температуре. Для второй стадии сварки существенное значение имеет время. Отсюда вытекает целесообразность увеличения температуры для сокращения продолжительности цикла диффузионной сварки. Между обеими стадиями процесса сварки нет резкой границы -- диффузионные процессы начинаются с момента контакта первых выступов.

2.1.7 Охлаждение пластин

По истечении 40 минут, отключить нагрев столика и провести охлаждение пластины струей обеспыленного воздуха до 50 0С в течение 50 минут.

После, необходимо произвести напуск воздуха в колпак установки. Для этого необходимо закрыть высоковакуумный затвор и открыть натекатель, разгерметизировать рабочий объем. Приподнимая груз, снять пластины с подогревного столика.

2.1.8 Контроль качества сварки

Следующей операцией является контроль качества сварки. С помощью граммометра, фото которого представлена на рис. 24, прикладывается сдвигающее усилие к торцу кристалла.

Рис. 24. Фото граммометра Г-3

Основные характеристики граммометра Г-3:

- Пределы измерения: 0,5-5,0 Н;

- Цена деления: 0,1 Н;

- Допустимая погрешность: ±0,05 Н.

Определим суммарную погрешность измерения:

, (5)

где - допустимая погрешность, С - цена деления шкалы.

Тогда: Д= 0,05+0,1/2=0,05+0,05=0,1 Н.

Испытания показали, что получившиеся соединения (рис. 25) являются прочным и неразъемными, что соответствует заданным режимам и условиям при диффузионном сращивании.

а)б)

Рис. 25. Соединение кристаллов на кремниевой пластине, полученных диффузионной сваркой: а) вид сверху, б) вид сбоку.

Исходя из эксперимента был построен температурно-временный график диффузионной сварки (рис. 26). Точка 1 соответствует откачки воздуха из колпака и достижению вакуума до 5*10-4 мм. рт. ст., а точка 2 соответствует напуску воздуха в колпак.

Рис. 26. Температурно-временный график диффузионной сварки кристалла на кремниевой пластине.

2.1.9 Резка пластины на чипы

Разделение пластин на кристаллы является одним изтехнологических процессов в электронной промышленности и включает в себясквозное разрезание, при котором пластину прорезают насквозь за одну стадию режущим инструментом (алмазным диском) - что позволяет резать пластину толщиной до 1 мм и диаметром 100 - 150 мм со скоростью до 150 мм/с, на глубину 300 мкм и более за один проход.

В данном технологическом маршруте резка осуществляется на другом предприятии, поступая на стадию монтажа уже готовыми отдельными кристаллами.

2.2 Маршрут проведения анодного сращивания

На основе литературных данных был разработан технологический маршрут изготовления тензоэлемента для датчика давления методом анодного сращивания (рис. 27).

Рис. 27. Маршрут проведения анодного сращивания

2.2.1 Подготовка поверхности пластин к сварке

Для проведения анодного сращивания нами выбрано стекло ЛК-105, температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) которого идентичен кремнию. Это стекло обладает высокими поляризационными свойствами, что положительно влияет на качество сращивания с кремниевыми пластинами.

Перед сращиванием, поверхность пластины необходимо обработать для успешного соединения кремния со стеклом.

Следует отметить, что требование высокой плотности физического контакта и наряду с ним требование высокой абсолютной плоскостности поверхностей свариваемых деталей, может быть удовлетворено использованием в качестве промежуточной механической операции - шлифовки, в качестве финишной - полировки.

Самый высокий класс шероховатости оценивается либо средним арифметическим отклонением профиля Ra = 0,010…0,006 мкм, либо высотой микронеровностей Rz = 0,032…0,050 мкм. Такие высокие классы шероховатости соответствуют оптической полировке. Минимальная величина отклонения от неплоскостности в реальных условиях составляет не более ± 1 мкм.

Чтобы обеспечить высокий класс шероховатости обрабатываемой поверхности и минимального нарушения поверхностного слоя, пластину полируют. Полировку разделяют на предварительную и окончательную. Предварительную полировку выполняют алмазными пастами зернистостью от 3 до 1 мкм, а окончательную - «мягким» полировальным составом на основе оксидов алюминия, хрома, циркония, кремния и др., с величиной зерна менее 1 мкм. Полировку выполняют на легких доводочных дисках - полировальниках, обтянутых батистом.

Следующим действием является обработка пластин. Пинцетом стеклянные пластины погрузить в ацетон, так как он является наилучшим обезжиривателем с точки зрения его влияния на шероховатость поверхности. Затем, пинцетом погрузить в 30%-ый раствор КOH, чтобы убрать чужеродные атомы c поверхности, в течении 30 секунд. Кремниевые пластины обрабатываются в перекисно-аммиачном растворе в течение 5-ти минут. После обработки, кремниевые и стеклянные необходимо промыть деионизованной водой в течении 15 минут до удельного сопротивления .

2.2.2 Установка пластин

После, пластины в специальной таре, передают наладчику вакуумного напыления, для их установки на подогревной столик (рис. 18) вакуумной установки УВН2М-2 (рис. 19). Не допускается транспортировать и хранить пластины в таре без крышек, так как увеличивается плотность загрязнений на поверхности пластин.

С помощью пинцета, взять стекло из тары и положить в центр нагревателя до упора в ограничительные штыри. Затем, положить кремниевую пластину на стекло поверхностью с вытравленными областями, прижав торец пластины к ограничительным штырям и установить высоковольтный электрод в центр кремниевой пластины.

2.2.3 Установка прижимного контакта

Чтобы максимально сблизить поверхности друг с другом, необходимо установить прижимной контакт в центр высоковольтного электрода. В качестве груза используется вольфрамовый диск весом 318 г.

2.2.4 Откачка колпака форвакуумным и диффузионным насосами

Далее, необходимо включить форвакуумный насос и включить разогрев диффузионного насоса. Разогрев проходит в течении 90 минут. Откачивая воздух рабочей зоны форвакуумным насосом, достигнуть давления до 10-2 мм. рт. ст. Откачать воздух диффузионным насосом до давления 5*10-5 мм. рт. ст.

2.2.5 Нагрев столика и подача напряжения

После того, как достигли заданного уровня вакуума внутри корпуса, включить нагрев столика с контролем температуры по термопаре. Рабочая температура 400 0С. Затем подать напряжение 1000В, при котором должен установиться ток не менее 5 мА.

2.2.6 Процесс проведения анодного сращивания

Электропитание постоянного тока подключено к стеклянно-металлическому соединению так, что металл является положительным по отношению к стеклу. До того, как детали могут быть скреплены, они должны быть сцеплены друг с другом. В данном случае, это выполнено электростатическим притяжением, то есть напряжение, приложенное к кремниевой пластине и стеклу, устанавливает электростатическое поле в зазоре, которое, в свою очередь генерирует электростатическую силу, которая прижимает части вместе. Процесс проводим в течение 15 минут. Подаем напряжение 1000 В, при котором устанавливается ток 5 мА. Затем ток резко падает, достигая значения менее 1 мА. При приложении электрического поля и повышенной температуры положительные ионы в стекле (Na+) перемещаются, создается обедненный слой вблизи поверхности кремния. Падение напряжения по этому обедненному слою создает большое электрическое поле, которое стягивает пластины в близкий контакт.

Определение погрешности силы тока

С помощью амперметра М2027-М1, фото которого показана на рис. 28, определили силу тока через равные промежутки времени и занесли полученные значения в таблицу 5.

Рис. 28. Фото миллиамперметра М2027-М1

Таблица 5. Зависимость тока анодной посадки (мА) от времени процесса.

№ процесса

1 мин

5мин

10 мин

15 мин

1

6

3

2

1

2

5

2

1

0,5

3

4

2

1

0,5

4

6

4

3

1

5

5

2

1

0.5

Определим среднее арифметическое значение по формуле:

(7)

Подставив значения, получим:

Определим стандартное отклонение по формуле:

(8)

В результате получим:

Определим среднюю квадратичную погрешность результата измерений:

(9)

Тогда:

С помощью программы Matlab построим график зависимости силы тока от времени (рис. 29).

Рис. 29. График зависимости силы тока от времени

Код программы:

T=[0 1 5 10 15] ;

I=[0 5.2 2.6 1.6 1.7];

E=[0 0.37 0.39 0.39 0.12];

Еrrorbar(T,I,E)

Из графика видно, что сила тока может изменяться в пределах 5% от среднего значения.

2.2.7 Охлаждение пластин

По истечении 15 минут, отключить нагрев столика и провести охлаждение пластины струей обеспыленного воздуха до 50 0С в течении 50 минут. Затем, напустить воздух в рабочую зону вакуумной установки. Для этого необходимо открыть натекатель и разгерметизировать рабочий объем. Приподнимая груз, снять пластины с подогревного столика.

2.2.8 Контроль качества сварки

Проводится визуальный контроль качества сварки: на кремниевой пластине мембраны должны быть прогнутыми; граница раздела должна иметь темно-серый цвет. Не допускаются участки с интерфереционными полосами, воздушными пузырями и следами оплавления стекла или кремния.

Получившийся результат, представленный на рис. 30 удовлетворяет требованиям качества анодного сращивания.

а)б)

Рис. 30. Тензоэлемент, полученный анодным сращиванием: а - вид сверху, б - вид сбоку.

2.2.9 Резка пластин на кристаллы

Разделение пластин на кристаллы является одним изтехнологических процессов в электронной промышленности и включает в себясквозное разрезание, при котором пластину прорезают насквозь за одну стадию режущим инструментом (алмазным диском) - что позволяет резать пластину толщиной до 1 мм и диаметром 100 - 150 мм со скоростью до 150 мм/с, на глубину 300 мкм и более за один проход.

В данном технологическом маршруте резка осуществляется на другом предприятии, поступая на стадию монтажа уже готовыми отдельными кристаллами.

2.3 Маршрут проведения монтажа датчика давления

На рисунке 31 представлен маршрут монтажа МЭМС датчика давления.

Рис. 31. Маршрут проведения монтажа МЭМС датчика давления

2.3.1 Лужение соединительных выводов тензомодуля

Для подготовки к пайке необходимо нанести тонкий слой расплевленного олова на поверхность металлических изделий, так как лужёная поверхность лучше смачивается припоем и облегчает процесс пайки. Лужение проводится в ванне лужения ERSA Т03 (рис. 32).

Рис. 32. Фотография ванны для лужения ERSA Т03.

Включить питание ванны лужения и установить регулятор температуры на отметку 250°С. Контроль температуры осуществляется с помощью термопары. Разогреть припой в ванне до установленного значения. По мере прогревания ванны при необходимости добавлять припой.

При перезагрузке ванны припой прогреть при температуре 330 °С в течение двух часов. По окончании прогрева перевести регулятор температуры в рабочий режим 250°С. Вылить флюс ФАБ-1 в выпарительную чашку. Для того чтобы пайка была качественно выполнена, имеет место применение флюса. Флюс разрушает поверхностную оксидную пленку и обеспечивает смачивание припоем паяемых деталей.

Приготовленные флюсы следует хранить в чистой посуде с плотно закрываемой пробкой. При открытом хранении вследствие испарения компонентов и поглощения влаги из атмосферы может произойти нарушение состава флюса, изменение его вязкости, цвета, товарного вида и флюсующей активности.

...

Подобные документы

  • Разработка технологии сборки и монтажа формирователей усилителя низкой частоты. Анализ маршрутной технологии, обоснования технологического оборудования, выбора оптимального варианта технологического процесса. Проектирование участка сборки и монтажа.

    курсовая работа [172,8 K], добавлен 19.06.2010

  • Разработка датчика для измерения давления, развиваемого мощными энергетическими установками и агрегатами выдачи сигнала, пропорционального давлению на вход системы автоматического регулирования. Анализ работоспособности датчика и преобразователя энергии.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.07.2014

  • Требования к реакции, надежности, компактности, чувствительности датчиков давления. Влияние электромагнитной помехи на показания пьезорезистивного датчика давления. Измерение атмосферного давления с помощью манометра. Калибровка пьезорезистивного датчика.

    контрольная работа [593,3 K], добавлен 29.12.2012

  • Использование серийных микропроцессорных датчиков давления серии "МЕТРАН" вразработке математической модели датчика давления и реализации ее в системах измерения давления. Аналогово-цифровой преобразователь системы: параметры структурных составляющих.

    курсовая работа [32,0 K], добавлен 27.02.2009

  • Этапы разработки конструкции и технологии изготовления ячейки датчика ускорения емкостного типа. Назначение акселерометра, выбор печатной платы, способы пайки, особенности сборки и монтажа. Функционально-стоимостной анализ ячейки датчика ускорения.

    дипломная работа [4,1 M], добавлен 07.12.2011

  • Современное состояние техники поверхностного монтажа. Возможные варианты, технологические операции и среды сборки и монтажа ячеек ЭУ, порядок и правила их подготовки и проведения. Критерии выбора флюса, клея, припоя, очистителя, защитных покрытий.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 26.01.2011

  • Тензорезистивный датчик давления. Схема тарировки датчика. Проверка влияния электромагнитной помехи на показания устройства. Принципиальная схема зажигания разряда. Уравнение зависимости давления от напряжения на датчике. влияние разряда на показания.

    курсовая работа [2,7 M], добавлен 29.12.2012

  • Методы измерения давления с помощью пьезорезистивного датчика Siemens KPY 43A № 35, определение его калибровочной зависимости и выполнение тарировки. Влияние электромагнитной помехи на показания датчика. Образцовый ртутный манометр, весы рейтерного типа.

    контрольная работа [854,3 K], добавлен 29.12.2012

  • Требования к разрабатываемой системе по слежению атмосферного давления. Применение 8-разрядного микроконтроллера ATmega128. Технические характеристики датчика давления BMP 180. Разработка принципиальной схемы микропроцессора, кодирование информации.

    курсовая работа [661,2 K], добавлен 23.10.2015

  • Расчет струнного датчика для измерения давления грунта на фундамент. Электрические и метрологические характеристики прибора. Конструкция датчика, указания по его монтажу. Вычисление температурного коэффициента для разработанного измерительного модуля.

    курсовая работа [546,8 K], добавлен 20.12.2012

  • Технологический процесс (ТП) как основа производственного процесса. Разработка ТП сборки и монтажа формирователей усилителя низкой частоты. Анализ конструкции изделия. Проектирование участка сборки и монтажа, оснастка для сборочно-монтажных работ.

    курсовая работа [342,8 K], добавлен 21.06.2010

  • Кратная конструкторско-технологическая характеристика ЭМ-1 как объектов автоматизированной сборки и монтажа в ГПС. Технические требования и особенности состояния поставки элементной базы для условий автоматизированной сборки МЭА (ЭМ-1) в условиях ГПС.

    реферат [477,3 K], добавлен 06.06.2010

  • Метод переменного перепада давления измерения расхода газа. Описание датчика разности давлений Метран-100-ДД. Описание схемы электронного преобразователя, схема соединительных линий измерительного датчика. Возможные неисправности и способы их устранения.

    курсовая работа [398,6 K], добавлен 02.02.2014

  • Разработка комплекта технологической документации на изготовление стробоскопа: анализ технологичности конструкции изделия, составление технологической схемы сборки изделия. Проведение анализа вариантов маршрутной технологии сборки и монтажа детали.

    курсовая работа [3,8 M], добавлен 14.10.2010

  • Обзор датчика силы: принцип работы, цепочка преобразования. Характеристика существующих аналогов. Моделирование упругого элемента. Расчет мостовой схемы. Метрологическая характеристика: чувствительность, погрешность установки. Чертёж и технология сборки.

    контрольная работа [533,1 K], добавлен 20.06.2019

  • Определение требований к источнику питания мостовой схемы (допустимое напряжение и рабочий ток). Требования к коэффициенту усиления согласующего усилителя, к уровню шумов усилителя для обеспечения погрешности. Многопроводная схема подключения датчика.

    контрольная работа [174,0 K], добавлен 22.02.2012

  • Общая информация о предприятии, история его развития, мощности и цели деятельности. Назначение узла подачи ингибитора коррозии и нейтрализатора. Система управления Delta V, ее основные достоинства. Подключение датчика давления metran Rosemount 3051S.

    отчет по практике [1,4 M], добавлен 15.12.2013

  • Исследование полевых транзисторов и анализ оборудования для их герметизации. Материалы деталей для корпусов транзисторов. Назначение и работа автомата герметизации. Расчет вибробункера автомата герметизации транзисторов. Технология изготовления детали.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 21.06.2014

  • Общая характеристика и основные элементы потенциометрического датчика, его достоинства и недостатки. Определение основных конструктивных параметров каркаса и обмотки. Расчет температурного режима датчика. Определение характеристик надёжности работы схемы.

    контрольная работа [543,3 K], добавлен 07.02.2013

  • Основные технические характеристики системы регулирования. Выбор микропроцессора, захвата робота, гидропривода, редуктора, двигателя, датчика давления и линейного перемещения, операционного усилителя. Определение устойчивости дискретной системы.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 20.10.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.