книги из ГПНТБ / Соломоник И.Ш. Производство керамических деталей радиоаппаратуры

глубокое проникновение коллоидного раствора в поверхност­ ные слои керамики и плотное соединение частиц серебра меж­ ду собой. Нагревать детали выше температуры 850-т-870°С

Лорыкеромини

(ірерритш, сегнетокерамика)

божжептй слой металла

Слой

дишшщм

жтірозьі\iuoSm а

металла

Нврамико со стШощазои (стеатиты, ультращаршор)

Р и с . 3-53

ный раствор, а плавящееся серебро из-за возросшего поверх­ ностного натяжения начинает собираться в капельки, нару­ шая тем самым целостность проводящего слоя металла.

Заключительной стадией операции вжигания является мед­ ленное охлаждение металлизированного изделия со скоростью 8-т-10° 0.1мин, зависящей от конструктивных особенностей детали.

Слой вожженного металла имеет дискретную структуру, поэтому его электропроводность хуже электропроводности сплошного металла. Для улучшения проводящих свойств ме­ таллизированных структур целесообразно применять опера­ ции механического уплотнения, например, н а к а т к у . Иногда

идут по пути наращивания толщины слоя металлизации, при­ бегая к многократному вжиганию или к гальваническому осаждению меди. Слой меди, кроме того, обеспечивает защиту вожженного серебра от растворяющей способности олова при пайке и лужении высокотемпературными оловянно-свинцовы- ми припоями. Последнее обстоятельство следует иметь в виду при создании герметизированных узлов с особо прочными па­ яными соединениями. Слабую температурную устойчивость керамических деталей со слоями вожженного серебра необ­ ходимо учитывать и во время проведения сборки и монтажа микромодульных и печатных конструкций радиосхем на ке­ рамических основаниях—подложках. В этих конструкциях для пайки и лужения рекомендуется применять оловянно-свинцо- вый припой СК-25, в состав которого для предварительного

Стальная лроёомока

бущикншй шаблон

вемжемш слои металла

£^ Керамика.

Р и с . 3-54

насыщения олова вводится небольшое количество серебра. Наличие серебра в припое уменьшает растворяющую способ­ ность олова, но увеличивает температуру плавления сплава, что крайне нежелательно. В целях снижения температуры плавления до нормальной (250° С) в рецептуру припоя вклю­ чается кадмий. Примерный весовой состав припоя СК-25: олова — 30%, свинца — 63%, кадмия — 5% и серебра — 2%.

Прочность сцепления вожженного слоя с керамикой ус­ ловно оценивается по усилиям отрыва торца стальной прово­ локи диаметром 0,8+1 мм от подпаянной поверхности ме­ таллизации площадью 7-j-lO мм2 (рис. 3—54). Контрольный участок поверхности детали смачивается спирто-канифольным флюсом и обслуживается припоем ПСр-1,5 или ПСр-2. Очи­ щенная мелкозернистой бумагой стальная проволока смачи­

верхности. Прогрев производится в течение 5 сек паяльником мощностью 90 вт. Деталь с проволочной петлей укрепляется в зажимах разрывной машины. Плавно увеличивая разрыв­ ное усилие, добиваемся отрыва торца проволоки от детали,

Измерив площадь разрушенного участка металлизации S и максимальную силу, вызвавшую разрушение Р, находим вре­ менное сопротивление на разрыв системы «керамика-вожжеп- ный слой»

который условно характеризует механическую стойкость слоя металлизации.

Р и с . 3-55

тельнее туннельные печи с конвейерным перемещением ме­ таллизируемых деталей. Они обеспечивают однородность вжигания и ритмичность производства. Кроме того, с туннельными печами легко совмещаются вентиляционные системы,' создаю­ щие окислительную среду во всех зонах нагрева деталей.

Различают туннельные печи с горизонтальным и верти­ кальным перемещением конвейерной ленты. На радиозаво­ дах СССР чаще всего применяются печи с горизонтальным перемещением транспортирующей ленты, например, печи ти­ па СЭП-168. Эти печи очень просты в эксплуатации и доступ­ ны для профилактических осмотров, но занимают много про-

несенной пастой закладываются в специальные кассеты, а последние уже устанавливаются на площадки транспортиру­ ющей цепи. Производительность вертикальных печей очень велика. Например, в случае термообработки мелких изделий она достигает 20-f 30 тысяч штук в одну смену.

При отсутствии конвейерных печей, а также в мелкосе­ рийном производстве применяются камерные печи муфельно­ го типа. Схематическое изображение такой печи приводится на рис. 3-57. Отверстия в передней и верхней стенках муфель­ ной печи нужны для притока свежего воздуха и отхода угле­ кислого газа. Обычно несколько муфельных печей устанав­ ливают в один вытяжной шкаф с сильной вытяжной вентиля­ цией. Контролируется температурный режим вжигания с по­ мощью термопары, сигнал с которой подается на гальвано­ метр.

б. Х и м и ч е с к и е с п о с о б ы м е т а л л и з а ц и и к е р а м и к и

Химическое осаждение металла не требует дорогого обо­ рудования. Оно применяется в случаях, когда необходимо ис­ ключить высокотемпературный нагрев изделий, например, при образовании проводящих электродов на поверхностях пьезокерамических пластин. Слой осаждающегося металла равномерно покрывает изделие во всех местах контактирова­

ния монтажных операций пайки оловянно-свинцовыми при­ поями типа ПОС-40.

Сущность методов химической металлизации керамичес­ ких деталей, погруженных в водные растворы соединений металла, сводится к процессам химического восстановления ионов металла ионами других веществ, в результате чего в осадок выпадают металлы, укореняющиеся в поверхностных

на молекулярного металла равномерно осядут и на керамиче­ ских деталях, и на стенках сосуда, образуя на них плохо скрепленные порошковые слои. Это, кроме плохого качества металлизации, вызывает повышенный расход дорогих реак­ тивов. Поэтому в порах керамических деталей до металлиза­ ции создаются центры кристаллизации металла, то есть про­ изводится а к т и в а ц и я к е р а м и к и . Центры кристалли­ зации должны иметь хорошее сцепление с определенными областями керамических деталей. Направленный рост метал­ ла вокруг центров кристаллизации способствует повышению

качества и производительности процессов химической метал­ лизации и сокращает трудоемкость очистки посуды от ее сле­ дов. Для лучшего сцепления центров кристаллизации с по­ верхностными слоями керамики желательно иметь развитый микрорельеф поверхности деталей.

Обобщенная схема технологического процесса химической металлизации состоит из операций обезжиривания керамиче­ ских деталей, операций приготовления металлообразующих растворов, операций активации и металлизации керамики, операций промывки, сушки и контроля качества получивших­ ся изделий.

Хорошие результаты получаются при химическом никели­ ровании деталей из ультрафарфора, стеатита и сегнетокерамики.

Химическое никелирование керамических деталей произ­

Металлизируемые детали обезжириваются в органических растворах, после чего промываются в горячей воде (80-г- 90°С) и сушатся. Участки поверхности, подлежащие обязательной металлизации, дополнительно активируются раствором хло­ ристого палладия (0,5 г на литр воды) в течение 10^-15 сек. Некоторые детали металлизируются в двух растворах. Сна­ чала наносится покрытие в 1 мк, а затем изделие после промывки переносится в другой раствор, где производится наращивание слоя до требуемой толщины. Определенный ин­ терес представляет подслой никелевого покрытия для после­ дующего гальванического осаждения меди и серебра.

При химическом осаждении металла металлизируется вся поверхность детали, погруженная в раствор. Металл, осев­ ший на участках детали, не подлежащих металлизации, сти­ рается мелкозернистой абразивной пемзой. После промывки и сушки изделия проверяются на наличие нежелательных за­ мыканий.

Химическое серебрение находит ограниченное применение, так как оно требует использования взрывоопасных составов.

Устойчивость объединенного химического реактива для сереб­ рения очень мала. Поэтому целесообразно составлять от­

по каплям добавляется нашатырный спирт до полного про­ светления жидкости. Затем вливается 10 см3 30%-ного раство­ ра едкого натра (калия), вследствие чего раствор мутнеет и вы­ падает бурый осадок. Для растворения осадка и просветле­ ния раствора вновь добавляется несколько капель нашатыр­ ного спирта. В окончательном виде раствор приобретает слег­

до кипения, после чего в него по одному кристаллику вводится 140 г сахарного песку. Растворение песка протекает весьма бурно. Поэтому работу проводят в защитных очках. После охлаждения в раствор добавляется 187 см3 этилового спир­ та— ректификата. Полученный состав может сохраняться дли­ тельное время.

Для серебрения керамики применяется составной раствор,

Если область плавящегося металла продувать потоком инертного газа (например, азота) в направлении керамиче­ ских деталей, то на их близлежащих поверхностях образует­ ся слой металла, состоящий из частиц диаметром 20-f 30 мк. При значительных скоростях (100-^-200 м/сек) частицы ме­ талла внедряются в поры керамики, образуя относительно устойчивую пленку, электропроводность которой сравнима с электропроводностью исходного металла (хуже в 5-1-10 раз).

Зона плавления обычно создается электрической дугой. В качестве электродов дуги используются проволочки диамет­ ром 0,8-)- 1,5 мм из распыляемого металла. По мере распы­ ления проволока подается в зону плавления, обеспечивая не­ прерывность процесса металлизации. Расстояние от камеры распыления до металлизируемой детали и температура кера­ мического основания подбираются экспериментально. Чем дальше сопло распыления от поверхности детали, тем равно­ мернее толщина покрытия, но одновременно увеличивается пористость металлического слоя. Холодная поверхность кера­ мики препятствует взаимному внедрению соударяющихся частиц металла и, следовательно, ухудшается электропровод­ ность покрытия. Однако низкая температура керамических деталей способствует быстрому наращиванию слоя металли­ зации.

Направленное распыление металла инертным газом вслед­ ствие высокой производительности процесса может в буду­ щем найти широкое распространение в производстве керами­ ческих радиодеталей. В настоящее время на серийных радио­ заводах металл распыляется в воздушной среде и направля-

Керомимение оснобания, нанизанные на спицы

Злен/пропоуогреб

испарителя

Резинобая трубка - н'§акуумнасосам 1 •герметизатор

Пободок

Р и с . 3-58

ется к деталям струей сжатого воздуха с помощью металлизаторов типа ЭМ-3. Такой режим металлизации не обеспечи­

вает повторяемости свойств слоя покрытия, так как неста­ бильны процессы окисления частиц металла кислородом воз-

духа и неоднозначна структура соприкасающихся окисленных зерен металла. Этим способом можно создавать только слои электростатической экранировки.

В дальнейшем, по мере разработки металлизирующей ап­ паратуры, направленное распыление металла в инертной или вакуумной средах найдет более широкое применение.

В а к у у м н о е р а с п ы л е н и е м е т а л л а встречается при изготовлении непроволочных сопротивлений типа МЛТ и пленочных радиосхем. Испаряемый металл и сплавы метал­ лов в виде пасты наносятся на испарители, подогреваемые электрическим током. Вокруг испарителя или над ним раз­

но осуществлять последовательное наращивание пленок, соз­ давая многослойную структуру радиосхемы на керамическом основании.

На рис. 3-59 представлен участок многослойной пленочной управляемой длинной линии с равномерно распределенными параметрами. Такая линия может найти себе применение в малогабаритной радиотехнической аппаратуре, в которой не­ обходимо предусмотреть плавную регулировку фазовых сдви­

схемы управления устройства, с помощью которых осущест­

На рисунках приняты следующие обозначения:

1, 3, 5 — гальванически связанные слои металлизации, вы­ полняющие роль экранирующих поверхностей и образующие совместно с центральной проводящей полосой 2 равномерно распределенную емкость;

2 — центральная металлизированная полоса, образующая распределенную емкость и индуктивность;

4 — плата-основание из сегНетокерамики; 6 — места гальванической связи поверхностей 1 и 3 с по­

верхностью 5;

S9

гулирующий величину магнитной проницаемости магнитной пленки;