Файл: Минскер Ф.Е. Сборка полупроводниковых приборов учеб. пособие.pdf

Качественное соединение деталей холодной сваркой можно получить лишь в том случае, если будут созданы условия контак­ та чистого металла соединяемых элементов, свободного от окисного слоя, и жировых пленок. Поверхность деталей, подлежащих сварке, можно предварительно очистить от загрязнений и жиро­ вых пленок с помощью промывки и обезжиривания деталей аце­ тоном, четыреххлористым углеродом и спиртом. Однако от слоя окисла освободить детали практически невозможно, так как в обычных условиях эта пленка образуется вновь, если не принять специальных мер для защиты поверхности от окисления. Твер­ дость наносимой защитной пленки должна быть выше твердости

Рис. 64. Конструкция элементов корпусов полупроводниковых приборов, герметизируемых холодной сваркой:

основного металла. Твердая пленка при деформации деталей в процессе холодной сварки растрескивается в околошовной зоне, выдавливается из зоны сварки, основной материал оголяется и тем самым обеспечивается качественное сцепление соединяемых материалов. В полупроводниковом производстве таким защит­ ным покрытием является пленка из никеля толщиной от 3 до 9 мкм в зависимости от толщины буртиков под холодную свар­ ку. При использовании деталей из никеля и нержавеющей стали пленку не наносят. Покрытие никелем осуществляется химичес­ ким или гальваническим методом. Дефекты поверхности сва­ риваемых деталей (трещины, раковины, расслоения и глубокие риски) должны составлять не более половины допуска на тол­ щину материала деталей до покрытия. Чистота свариваемых по­ верхностей— 4—5 класс. После промывки и обезжиривания детали разрешается брать только пинцетом, специальным ин­ струментом и руками в резиновых перчатках или напальчниках.

03

Детали корпусов диодов и транзисторов, герметизируемых холодной сваркой, обычно изготовляют из материалов в сочета­ ниях, указанных в табл. 12.

таний, приведенных в табл. 12, составляет 78—85%.

Для примера рассмотрим технологический процесс гермети­ зации выпрямительного прибора средней мощности в металло­ стеклянном корпусе. После проведения технологических опера­ ций изготовления деталей штамповкой, изготовления узла держателя с выводом и получения металло-стеклянного спая на баллон и держатель с выводом наносят никелевое покрытие.

Собранный узел устанавливают в приспособление для холод­ ной сварки, которое после загрузки перемещают вместе с узлом

сварку. После снятия давления приспособление перемещают изпод штока гидроцилиндра и сваренные узлы разгружают.

Для герметизации приборов холодной сваркой можно исполь­ зовать полуавтомат холодной сварки или любой гидравлический пресс, который обеспечивает давление не менее 300 кГ/лш2.

Полуавтоматы для холодной сварки представляют собой ме­ ханизм периодического действия карусельного типа (рис. 65, 66) с числом гнезд в карусели от 2 до 12, основные узлы которого смонтированы на столе, состоящем из двух литых оснований, соединенных верхней и нижней плитами. На верхней плите кре­ пятся кронштейн с гидроцилиндром, механизм разгрузки и кару­ сель, которая подает собранные приборы под шток гидроцилинд­ ра на операцию сварки. Все это герметично закрыто колпаком, наполняемым инертным г.азом (могут использоваться полуавто­ маты и без инертной атмосферы). Снизу к верхней плите крепит­ ся редуктор с кулачковым механизмом, соединенный с электро­ двигателем клиноременной передачей. На нижней плите уста­ новлены масляный бак с гидронасосом и электродвигатель.

96

Рис. 65. Полуавтомат холодной сварки

3508

Карусель перемещается специальным механизмом (улитой) через диск с роликами. На общей оси с улитой сидят три кулач­ ка, один из которых приводит в действие рычаги захвата прибора и его выгрузки, а два других обеспечивают работу двух четырех­ ходовых золотников для подъема и опускания штока гидроци­ линдра на операции холодной сварки.

Пуансон 2 (рис. 67) находится со сто­ роны детали из более твердого материа- 'I ла, а пуансон 5 — со стороны детали из более мягкого материала. Размеры рабо­ чих частей пуансонов определяются тол­ щиной п диаметром свариваемых дета­ лей. Геометрия рабочих выступов пуан­ сонов должна быть одинаковой, если верхняя и нижняя свариваемые детали выполнены из одного материала, имеют одинаковую толщину буртиков и одина­

ковую твердость.

Пуансоны для холодной сварки изго­ товляют из легированных инструменталь­ ных сталей, имеют твердость после тер­ мической обработки HRC 58—62 и чисто­ ту рабочих поверхностей V9—V II.

Перед началом и во время работы следует протирать пуансон сухой бязью или миткалем через каждые 300—500 сва­ рок. В процессе работы и при каждой

j.смене пуансона необходимо контролиро­ вать внешний вид и размеры его рабочих частей. Заданная степень деформации свариваемых детален обеспечивается ог­ раничением хода рабочих частей пуансо­ нов торцами стакана приспособления для

вследствие недостаточной их твердости после термообработки могут являться причиной застревания корпуса в пуансонах и негерметичности соединения.

Отсутствие соединения может вызываться также недостаточ­ ным усилием давления пуансонов на свариваемые детали.

Указанные виды брака устраняются при соблюдении требо­ ваний к рабочему инструменту для холодной сварки и система-- тическом его контроле в процессе эксплуатации.

58

§ 24. Герметизация электроконтактной сваркой

Метод герметизации электроконтактной сваркой позволяет получать герметичное соединение в непосредственной близости от спаев.

Этот метод основан на локальном расплавлении соединяемых металлов непосредственно в зоне контакта под электродами (сварка с «литым ядром») при прохождении электрического тока большой плотности в момент разрядки конденсаторных

электро- и теплопроводностью; иметь достаточную прочность для передачи необходимых дав­

лений; обладать возможно большей стойкостью в эксплуатации; иметь контактные поверхности, форма и размеры которых обес­ печивали бы надежный подвод тока и передачу давления.

Электроды для контактной конденсаторной сварки могут быть комбинированными и некомбинированными (рис. 69). Ос­ нование 1 комбинированного электрода изготовляется из меди Ml или М3, а рабочая часть (наконечник 2) — из сплава воль­ фрама с медью. Для обеспечения минимального теплового сопро­ тивления комбинированного электрода наконечник припаян к основанию серебряными припоями.

Материалом некомбинированных электродов служат бронза марок Бр.Б2, Бр.ХБ или специальные сплавы, обладающие повышенной стойкостью. Твердость рабочих поверхностей элект­ родов должна быть не ниже НВ 230. Номинальные размеры ра­ бочих частей электродов, предназначенных для герметизации корпусов, составляют:

сі1= D1-f0,03 мм\ ^2= ^ —(0,5-5- 2 ) мм,

где Di — диаметр колпачка полупроводникового прибора.

Остальные размеры выбирают в зависимости от конструктив­ ных и технологических соображений.

Фиксаторы для центровки электродов (рис. 69) изготовляют из латуни ЛС 59-1.

Чистота поверхности рабочих частей электродов должна быть Ѵ 9 — V 10, при этом на поверхности не допускаются забоины, вмятины, заусенцы и другие дефекты. Чистота поверхностей свариваемых деталей не должна быть ниже 5-го класса. На свариваемых поверхностях не допускаются трещины, расслое­ ния, раковины, каверны, глубокие риски, выходящие за пределы половины допуска на толщину материала деталей. Перед сваркой

ляют верхний электрод и производят сварку. После окончания цикла из зоны сварки убирают приспособление с загерметизиро­ ванным прибором, прибор освобождают из приспособления и устанавливают в специальную тару.

При каждой смене электродов, в начале работы и после опре­ деленного (экспериментально установленного) количества сва­ рок, контролируют внешний вид электродов и параллельность их рабочих поверхностей по отпечатку. Этот контроль состоит в том, что вдвое складывают копировальную бумагу, внутрь которой помещают кусок белой бумаги. Сложенную бумагу кладут между электродами в приспособление для сварки и нажимают кнопку,

100

создавая тем самым давление, затем вынимают бумагу и прове­ ряют качество отпечатка на белой бумаге.

Отпечаток должен быть равномерным, четким и замкнутым по всему кругу. В этом случае электроды считаются' годными для работы.

Внешний вид сваренных деталей проверяют с помощью лупы.

ритных размеров, не допускаются. Выборочная проверка качест­ ва сварного шва предусматривает разрушение сварного узла, при этом не должно быть нарушения сварного шва. Критерий оценки герметичности соёдинения, выполненного электроконтактноі'і и холодной сваркой, одинаков. Основными видами брака при герметизации приборов электроконтактной сваркой являются: течь по сварному соединению, прожоги, выплески, наплывы металла, смещения свариваемых деталей.

Причиной течи по сварному соединению может быть непро­ вар из-за недостаточного давления при сварке или неправильно выбранного заряда сварочного конденсатора. Брак в этом слу­ чае устраняется корректировкой режимов.

Причиной появления прожогов и выплесков может являться наличие окалины, окисной пленки и загрязнений на свариваемых поверхностях и на контактных поверхностях электродов для сварки, а также непараллельность контактных поверхностей электродов или их износ. В этом случае брак может быть ликви­ дирован тщательной подготовкой деталей и электродов к сварке, проверкой и устранением непараллельности рабочих поверх­ ностей электродов шлифовкой и подгонкой.

Причиной появления наплывов металла могут быть смещение деталей при сварке и завышение электрических режимов. Для устранения этого вида брака необходимо установить детали в заданном положении и откорректировать режимы сварки.

Смещение деталей, выводящее за. габариты сваренный узел, является результатом чрезмерных зазоров между электродами и направляющим стаканом или смещения электродов при их закреплении в сварочной установке относительно их общей оси. Брак устраняется подгонкой электродов и стакана путем их доводки или замены и точного совмещения электродов в уста­ новке относительно оси с помощью фиксаторов.

§ 25. Герметизация лайкой

Герметизация пайкой первоначально была широко распро­ странена, но с появлением новых более прогрессивных способов постепенно вытеснялась. Однако некоторые типы приборов про­ должают герметизирЬваться пайкой. Пайка, например, является единственным способом герметизации маломощных диодов в металло-стеклянном корпусе с охватывающим спаем. С помощью

101