К о н с т р у к ц и я м е т а л л о с т е к л я н н о г о к о р п у с а
Для приборов с мощностью рассеяния более 100—200 мет кон струкцию стеклянного корпуса использовать нельзя из-за ее высо кого теплового сопротивления. В этом случае применяют конст рукции металлостеклянных корпусов.
Рис. 11.3. Конструкция металлостеклянного корпуса
На рис. 11.3,а показана конструкция металлостеклянного кор пуса 1-—2а, состоящая из баллона и двух держателей: кристаллодержателя и верхнего вывода. Баллон представляет собой соеди нение, на основе металлостеклянных спаев трубки 1 из стекла С49-2
идвух втулок 2 из сплава 29НК, которые служат для центровки
икрепления держателей при окончательной сборке и герметиза ции приборов в корпусе. Втулки 2 согласованы со стеклотрубкой по Ш для получения прочного ненапряженного соединения. Кристаллодержатель 6 состоит из отрезков проволоки разного диа
метра, соединенных |
ударно конденсаторной стыковой сваркой |
и является базой для |
припайки полупроводникового кристалла |
с р-п-переходом 4. (Второй держатель 3 аналогичен по конструк ции первому, но в зависимости от типа прибора может либо слу жить основанием для приварки контактной пружины, либо иметь скос для пропускания верхнего вывода от полупроводникового кри сталла. Окончательную герметизацию приборов производят пай кой с применением флюса на воздухе или пайкой в конвейерной печи в атмосфере водорода. В качестве припоя для герметичногосоединения коваровых втулок с держателями используют припой ПОС-61 или сплав свинец-олово-висмут в виде штампованных колец 5. Кристаллодержатель этого корпуса может быть изготов лен из ковара, никеля или меди, что позволяет значительно повы сить рабочую мощность приборов по сравнению с приборами со стеклянными корпусами. Герметизация приборов пайкой с приме нением флюса является недостатком этой конструкции, однако пе реход на пайку в конвейерной печи в инертной атмосфере позво ляет избежать применение флюса и значительно повысить произ водительность на операции сборки и герметизации.
Достаточно распространенной в серийном производстве полу проводниковых приборов является конструкция 1—26 (рис. 11.3, б) г состоящая из баллона, двух разрезных стаканов, служащих для припайки кристалла, контактной пружины и двух колпачков с про волочными или ленточными выводами. Баллон корпуса выпол няют на основе металлостеклянного спая трубки 1 из стекла С49-2 и двух трубок 2 из сплава 29НК (ковара). Функции держателей в этой конструкции выполняют разрезные стаканы 3 из листового никеля, получаемые методом глубокой вытяжки. При сборке при боров никелевые стаканы (один с напаянным кристаллом 6, дру гой с приваренной контактной пружиной 7) вставляют в коваровые втулки и приваривают к ним. Окончательную герметизацию прибора осуществляют пайкой низкотемпературным припоем ПОС-61 никелевых колпачков 4, насаженных на коваровые трубки баллона. Для монтажа приборов в аппаратуре к колпачкам при варивают проволочные или ленточные выводы 5. Из-за наличия четырех тонкостенных сопрягаемых токоведущих элементов (стака на 3, трубки 2, колпачка 4 и вывода 5) данная конструкция кор пуса имеет высокое тепловое сопротивление. Кроме того, габари ты данного корпуса по сравнению с корпусом 1—2а значительна
больше.
К конструкции этого типа относится также корпус 1—2в (рис. 11.3,в). Корпус состоит из стеклянной трубки 1, которая спаяна с чашечкой 3 и втулкой 2 из сплава Н47ХБ. К внешней стороне чашечки 3 припаивают вывод 4 в виде полоски никеля. На внутреннюю часть чашечки напаивают кристалл 5 с р-п-пере- ходом и верхним выводом 6. Окончательную герметизацию кор пуса осуществляют припайкой к втулке 2 верхнего вывода 7, имею щего форму ракетки. Данный тип корпуса применяют в основном в микромодульных конструкциях.
Основные параметры корпусов этого типа приведены
3 табл. 11.3.
Т а б л и ц а 11.3
•J
А
Ь* *
1 -26 —
1—2в 1,35—03
|
Размеры, мм |
|
|
Электрические |
|
|
|
|
|
параметры |
D |
G |
г |
|
С, |
L, |
* г |
|
пф |
нгн |
град |
|
|
|
|
. вт |
4—0,8 |
0,5= 0,1 |
12—3 |
25±3 |
0,3 |
0 ,6 |
230 |
5,3 |
’ 0 ,6 |
16 |
30±3 |
0,4 |
1,0 |
600 |
|
со со 1 О
|
0,15 |
— |
2—0,5 |
0,15 |
0,3 |
850 |
Подготовку стеклянных деталей для изготовления металлостек лянных корпусов проводят так же, как и для цельностеклянного корпуса. Коваровые втулки конструкции 1—2а получают штампов кой из ленты толщиной 0,5 мм на восьмипозиционном штампе. Колпачки и стаканы конструкции 1—26, а также чашечки и втул ки конструкции 1—2в штампуют на аналогичном оборудовании.
.Металлические детали корпуса перед спаиванием со стеклом обез
|
|
|
|
|
|
|
|
жиривают в -кипящем четыреххлористом углероде, |
отжигают во |
влажном водороде (точка |
росы — 20±2°С) |
при |
температуре |
1050—1100°С в течение 20—30 мин |
и |
снова обезжиривают. |
После обезжиривания детали |
травят |
в |
кислотном |
травителе |
(НС1+ H2S0 4 + H20 = 1 : 1: 1) |
в |
течение |
5—10 |
мин |
при |
70—75°С, |
тщательно промывают в спирте и сушат в термостате при 120°С. Далее детали окисляют в муфельной печи при температуре 670°С в течение 5—10 мин в воздушной среде. Металлостеклянные спаи корпусов этой группы изготавливают на полуавтоматах с высоко частотным нагревом. После заварки баллоны отжигают в муфель ных печах при температуре 380—450°С для уменьшения механи ческих напряжений.
Рассмотренные металлостеклянные корпусы широко распростра нены при серийном производстве диодов: Д2, Д11—Д14, Д18, Д20,
Д 104-Д 106, Д219, Д220, Д223, Д310—Д312 и др.
К о н с т р у к ц и я м е т а л л и ч е с к о г о к о р п у с а с п р о х о д н ы м и з о л я т о р о м
Для герметизации приборов с мощностью рассеяния свыше 1 вт используют металлические корпусы с проходным изолятором, которые позволяют отводить от р-п-перехода тепловой поток до 25 вт. Такие конструкции корпусов используют при изготовлении выпрямительных диодов, стабилитронов и варикапов различной мощности. Особенностью этих корпусов является наличие у них массивного кристаллодержателя.
На рис. 11.4, а показана конструкция металлического корпуса со стеклянным изолятором 1—За для герметизации выпрямительных диодов. Конструкция состоит из кристаллодержателя 7, изготовлен ного холодной штамповкой из малоуглеродистой стали или сплава 29НК. В центральной части кристаллодержатель имеет углубление для напайки кристалла с р-я-переходом 2, а по периферии — коль цевой рельеф, который обеспечивает получение надежного соеди нения с баллоном при герметизации электроконтактной сваркой. К внешней части кристаллодержателя приваривают вывод 7 из ни келя для монтажа прибора в аппаратуре. Баллон корпуса 3 изго тавливают холодной штамповкой из ленты сплава 29НК или 47НД,.
Рис. П.4. Конструкция металлического корпуса с проходным изо лятором
Ленту выбирают толщиной 0,4 мм, штамповку проводят за не сколько последовательных операций на эксцентриковых прессах.
В рассматриваемой конструкции корпусов из-за наличия охва тывающего спая (металл снаружи) можно получать напряженные спаи стекла с металлом со значительным напряжением сжатия в стекле. Вместо согласующегося с коваром по ТК.1 стекла С49-2 стеклоизолятор 4 для такого баллона можно изготавливать из стекла 16-Ш-или С72-4 с ТК1 около 80-10~7 град~х. Использующий ся для корпуса сплав 47НД имеет 77(7= (95—100) • 10-7 град*1.
и для конструкции 1—За. Баллон 2, стеклоизолятор 3, трубка 4 и верхний вывод 5 образуют герметичное металлостеклянное со единение. Герметизацию готового прибора осуществляют методом холодной сварки.
С целью защиты контактирующих поверхностей соединяемых узлов от окисления их предварительно покрывают слоем никеля толщиной до 20 мкм. Никель, обладая значительно большей твер достью, чем соединяемые материалы, при давлении лопается и вы ходит из зоны сварки, оставляя неокисленные поверхности основ ных материалов. Это дает возможность получать высококачествен ные сварные узлы.
Конструкция 1—Зв отличается от конструкции 1—За геометри ческими размерами и электрическими параметрами (см. табл. 11.4); герметизацию прибора выполняют как и 1—36 холодной сваркой.
Рис. 11.5. Конструкция металлического корпуса с винтами для монтажа на радиаторе
Рассмотренные конструкции корпусов рассчитаны на подвесной монтаж в аппаратуре с помощью гибких выводов. При таком ме тоде монтажа отвод тепла происходит в основном через выводы. Поэтому рабочая мощность приборов с такими корпусами не может быть выше 1,5—2 вт, если нет специального охлаждения.
Для приборов с рабочей мощностью свыше 2 вт применяют конструкции корпусов 1—4а, 1—46 и 1—4в с винтом и шестигран
ником для монтажа их на |
специальных теплоотводящих платах |
и радиаторах; конструкции |
1—4а и 1 —4в используют для мощных |
стабилитронов. |
|
Конструкция корпуса 1—46 с винтом для монтажа на теплоот водящем радиаторе, приведенная на рис. 11.5, предназначена в ос новном для мощных выпрямительных диодов. В конструкцию 1—46 входит медный кристаллодержатель 1 в виде шестигранника с вин том. Его изготавливают штамповкой на эксцентриковых прессах с усилием (25—40)-104 н с пооперационным отжигом полуфабри катов в муфельных печах для перекристаллизации и перевода меди в пластичное состояние после деформации. Изготовление
-оезьбы производят на токарном станке или накаткой с примене нием резьбонакатного устройства. На кристаллодержателе поме щают кристалл с /7-п-переходом 2 и верхним выводом 3. Баллон 4 аналогичен по конструкции и материалам баллону корпусов 1—За и 1—36, только баллон корпуса 1—46 больше по габаритам и имеет дополнительную перетяжку для уменьшения диаметра стеклоизолятора и защиты от деформации спая при окончатель ной герметизации. Окончательную герметизацию приборов в этих конструкциях корпусов осуществляют холодной сваркой. После герметизации производят обжим и проварку штенгеля 5, просечку монтажного отверстия 6 и облуживание поверхности полученного соединения.
Существенным недостатком корпусов этого типа является нали чие сварочного фланца над шестигранником, который не позволяет вести монтаж приборов в аппаратуре с помощью торцевого ключа и поэтому приводит к увеличению габаритов соответствующих уст ройств.
Конструкция корпуса 1—4в не имеет подобного недостатка. Кристаллодержатель этой конструкции выполняют из цилиндриче ской или листовой заготовки (за один удар) объемной штампов кой с применением усиленной толстостенной матрицы. В качестве материала держателя используют бескислородную медь МБ. По скольку окончательную герметизацию приборов в этом корпусе производят электроконтактной сваркой, на медный держатель припоем ПСр-72 напаяно никелевое кольцо с рельефом под сварку. Корпус представляет собой металлокерамический спай баллона, полученного штамповкой из никелевой ленты толщиной 0,3 мм, керамической втулки Из массы М7, 22ХС или КВФ-IV и трубки из ковара или сплава ЭИ-693. В качестве припоя исполь зуют ПСр-72.
В этой конструкции можно использовать и обычный металлостеклянный вариант баллона, однако керамический вариант позво ляет уменьшить габариты корпуса по высоте и сохранить внутрен ний объем. Кроме того, использование керамики исключает брак по трещинам в стекле при обжиме штенгеля, который возможен в корпусах 1—4а и 1—46. Керамика обеспечивает также нормаль ную работу приборов с повышенным рабочим напряжением.
Технологический процесс изготовления баллона рассмотренных конструкций корпусов унифицирован, его можно изменять в зави симости от сочетания применяемых материалов. При использова нии стекла 16-Ш баллоны производят на многопозиционном полу автомате огневой заварки с формовкой стеклоизолятора в процессе изготовления спая. Для снятия напряжений баллоны отжигают. При огневой заварке баллона предварительное окисление металли ческих деталей является обязательным. При использовании стекол С48-2, С49-2, С72-4 баллоны выполняют в конвейерной печи в атмо^ сфере азота в специальных графитовых кассетах. Окончатель ную герметизацию приборов проводят электроконтактной свар кой.
