книги / Оборудование для производства полупроводниковых диодов и триодов

из

ковара

1

или

никеля

диаметром

мм заправ­

ляется

в зажим механиз­

ма

подачи

и

подается

в

рабочую

зону.

Пол­

зун 8 с инструментом I и

ползун 5 с инструментом //

производят

первую

гибку

вывода.

Затем

ползун 8'

отходит

и на

место

ин­

струмента

II

опускается

(сверху) игла 19 механиз­

ма

головки.

Ползун

9‘

своим

выступом

произ­

водит окончательное фор­

мирование

крючка

выво­

да,

и нож

10

отрезает

сформированный вывод от

Рис. 3-3. Упрощенная кинематическая схема универсально-гибочного автомата.

проволоки.

После

окон­

чательного

изготовления

Операции гибки и рубки производятся при

вывода все ползуны отходят в исходное поло­

помощи штампов и приспособлений на уни­

жение и изделие

падает

в приемник.

версально

гибочных

автоматах,

например,

типа А910А. На рис. 3-3 показана упрощенная

3-3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫХ

кинематическая схема автомата.

УЗЛОВ КОРПУСА

От электродвигателя 1 через клиноремен­

Наиболее

часто

металлостеклянные

узлы

ную передачу вращение передается ступенча­

корпуса полупроводниковых приборов

полу­

тому шкиву 2, а от него через систему зубча­

чают методом сплавления. Высокотемператур­

тых конических колес — на четыре распредели­

ная конвейерная электропечь (рис. 3-4), при­

тельных

(кулачковых)

вала 3, 4, 12, 16. Про­

меняемая для

сплавления металлостеклянных

волока подается кривошипно-шатунным ку­

узлов, состоит из собственно конвейерной элек­

лисным механизмом 17, который передает

тропечи с разделенными газовыми зонами и

движение на механизм подачи 14. Длина за­

пульта управления; последний имеет стенд ре­

готовки

регулируется

изменением

радиуса

гуляторов напряжения А и стенд тепловых

кривошипа 15. Подаваемая проволока захва­

приборов Б.

печи

является разделение

тывается клещевым захватом 18 механизма

Особенностью

подачи и подается в рабочую зону. В случае

газовых зон, что позволяет в головной части

применения проволоки из ковара перед меха­

создавать слабоокислительную атмосферу, наи­

низмом подачи (на схеме не показано)

более

подходящую

для

образования малога-

устанавливается

спе­

циальное

рихтовочное

приспособление.

Меха­

низм

прижима 13 пре­

дотвращает

перемеще­

ние

проволоки

назад.

Проволока

отрезается

ножом

10

механизма

реза

И.

Для получения дру­

гой формы

вывода не­

обходимо заменить ин­

струмент

на ползунах

5, 7,

8,

9

и на

голов­

ке 6.

Для примера рас­

смотрим

изготовление

вывода с крючком при­

бора

П302. Проволока

Рис. 3-4. Высокотемпературная

конвейерная электропечь.

на боковых сторонах

укреплены три зигзаго­

Рис. 3-5. Универсальный 24-шпиндельный заварочный

образных нагревателя (спирали) 2 из сплава

автомат карусельного типа.

ЭИ-595. Футеровка выполнена из кирпича

двух магистральных труб, в одну из которых

ультралегковеса. В местах замуровки штиф­

тов, на которых подвешены нагреватели, футе­

поступает азот, в другую — водород.

ровка выполнена из шамотного кирпича для

Кроме печного оборудования,

для получе­

прочности.

ния

металлостеклянных

узлов

применяются

К каждому выводу нагревателей (электро­

различные заварочные автоматы и полуавто­

дам) питание подается от индивидуальных

маты. Так, баллоны диодов типа Д7 и Д202—

трансформаторов /, смонтированных на осно­

Д205 изготовляются на универсальном 24-

вании секции. Ток подводится через контакты,

шпиндельном

заварочном

автомате карусель­

которые крепятся на электродах. Контакты

ного типа с периодическим вращением кару­

охлаждаются водой. Для измерения темпера­

сели (рис. 3-5). Ритм работы автомата может

туры рабочей зоны печи установлено шесть

регулироваться в пределах 2—8 сек. Детали

термопар.

(ниппель и корпус) на рабочую позицию за­

Лента движется по направляющим, изго­

гружаются

вибрационными

загрузочными

товленным из стали

1Х18Н9Т и уложенным

устройствами, работающими

от

кулачкового

по дну рабочего туннеля. Вдоль дна корпуса

вала. Горелки автомата работают на смеси

с обеих сторон проложены трубы, через кото­

газов пропан-кислород.

рые азотом продувается секция I перед запу­

Карусель служит для размещения на ней

ском печи. На выходе секции / создана газо­

шпинделей 6, которые при помощи механизма

вая завеса, которая препятствует проникнове­

перемещения переходят с одной позиции на

нию среды из секции II. Такая же завеса соз­

другую. Коллектор 4 предназначен для газо­

дается на входе секции II. Это позволяет полу­

распределения и подачи пропана и кислорода

чить в секциях I и II различные газовые сре­

к горелкам. Подача кислорода регулируется

ды. При выходе из печи изделия охлаждаются

вентилями 3 непосредственно

на каждой

го­

в холодильнике 4.

На выходе из рабочего

релке. После огневой обработки горелками /

туннеля установлена насадка 3 квадратного

заготовка поступает на позицию формовки 2,

сечения. В ее верхней стенке имеется отвер­

где

при помощи пуансона

формуется

раз­

стие, закрытое набором металлических сеток,

мягченное стекло. При дальнейшем перемеще­

над которыми происходит горение выходящих

нии карусели происходит охлаждение балло­

газов. У выходного отверстия корпуса насад­

на и удаление его механизмом съема 5.

ки имеются шторки из стеклоткани. Газовая

Помимо

описанного

выше

оборудования,

смесь к насадкам подается для продувки от

для огневой обработки при изготовлении выво­

дов с Оусой и иглодержателей точечных дио­

бана, вокруг которого вращается карусель.

дов применяется 16-шпиндельный дуплексный

Конструкция

полуавтомата

обеспечивает

автомат ДДВ-2 (английская фирма «Вайег»),

плавный нагрев и остывание свариваемых де­

■Он характеризуется большей

по

сравнению

талей.

с описанным выше автоматом концентрацией

Полуавтомат используется для сварки дета­

■операций. На автомате осуществляются изго­

лей в стеклянном корпусе в МГ-исполнении.

товление вывода и рихтовка его, сборка и

Для выполнения аналогичных операций иног­

•сплавление вывода с бусинкой, а также одно­

да применяются автоматы, в которых детали

временное

изготовление

кристаллодержателя

разогреваются и свариваются токами высокой

и иглодержателя. Загрузка деталей в группо­

частоты. В настоящее время созданы и рабо­

вую кассету автоматизирована. Для улучше­

тают автоматические роторно-цепные линии,

ния качества изготовления спаев на автомате

на которых выполняется целый комплекс тех­

применен отжиг.

нологических

операций по сборке,

прессовке

Кроме огневого оборудования, для сварки

и спеканию баллонов полупроводниковых дио­

■стеклянных деталей с выводами или корпусом

дов типа Д7. Баллон состоит из трех элемен­

применяется оборудование с

электрическим

тов: металлического корпуса,

металлической

нагревом

свариваемых

деталей,

например

трубки и стеклянного кольца-изолятора.

полуавтомат сварки корпуса карусельного ти­

На линии осуществляются следующие опе­

па (ТТМ007).

рации: сборка баллонов, окисление металличе­

На позициях карусели имеются гнезда

ских элементов (*=850-т-950° С),

разогрев

(шпиндели) для крепления свариваемых де­

стекла (^=850-^950°С), подпрессовка стекла,

талей. Свариваемые детали разогреваются при

спекание баллонов, охлаждение (отжиг) бал­

помещении их внутрь спирали. Ток к спира­

лонов, чистка спутников, съем баллонов. Пита­

ли подводится через контактные кольца бара­

ние линии — автоматическое.

4-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ *

к внешним выводам используется алюминие­

Важнейшими конструктивными параметра­

вая и

золотая

проволока

различных

диа­

метров.

ми сплавного перехода (рис. 4-1) являются

Детали в форме дисков, колец и т. д. по­

глубина вплавления V? и фронт вплавления е,

лучают из фольги соответствующего сплава

сопротивление г8, толщина тела коллектора

или металла на рычажных приспособлениях

или базы диода.

электродного

материала

для вырубки или на специальных прессах.

В качестве

Чтобы получить из сплава проволоку или

в сплавном переходе используется алюминие­

фольгу, сплав обрабатывают на станке для

вый столбик диаметром 0,2 мм, длиной 6 мм.

волочения [Л. 4]. Качество электродных спла­

Для получения электродного материала чи­

вов во многом определяют свойства изготов­

стый алюминий протягивается через фильеры

ляемых полупроводниковых приборов, поэтому

до получения проволоки необходимого диамет­

к сплавам предъявляют ряд жестких требова­

ра, затем проводится освежение проволоки

ний, в частности сплав должен быть предельно

для снятия окисной пленки, загрузка в кас­

очищен от посторонних примесей и иметь

сету.

максимально

равномерное

распределение

При изготовлении /?-я-переходов по сплав­

нужных примесей [Л. 4].

ной и диффузионно-сплавной технологии элек­

тродный материал формируется в шарики,

4-2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

столбики или плоские диски (электродные

ШАРИКОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ

навески). Для

присоединения

электродов

Установка

для изготовления шариковых

* Методы получения электроино-дырочных перехо­

электродов (рис. 4-2) состоит из следующих

дов рассмотрены в гл. 6.

блоков:

технологического

(тигель и

сосуд

В состав станка входят смоточный механизм,

направляющий ролик, капельница, силовой ре­

дуктор, натяжной ролик, механизм намотки,

механизм раскладки проволоки, а также ванна

для травления конца проволоки перед волоче­

нием. Механизмы станка смонтированы на

общей плите.

Фильера 4 устанавливается в корпусе или

под капельницей 3. Направляющий ролик 2

ориентирует сматываемую с катушки 1 смоточ-

ного механизма проволоку, которая после про­

хождения через фильеру делает один-два вит­

ка на тяговой шайбе 5 редуктора, затем нама­

тывается на катушку 11 механизма намотки.

Механизм намотки и выходной вал редук­

Рис. 4-4. Кинематическая схема станка для волочения

тора связаны между собой ременной переда­

проволоки диаметром

0,3—0,02 мм.

чей 10. Предусмотрена возможность проскаль­

зывания намоточной катушки. Для этого

4-3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

имеется регулировка ременной передачи по­

ЭЛЕКТРОДНЫХ ВЫВОДОВ

средством натяжного ролика 8.

независимо

На рис. 4-4 показана кинематическая схема

Механизм раскладки

работает

от силового редуктора. Он состоит из двух

станка для волочения проволоки диаметром

понижающих червячных редукторов 6, кулач­

0,3—0,02 мм. Системы механизмов осуществ­

ка 7 и системы рычагов 9, передающих пере­

ляют однократное холодное волочение с одно­

мещения от кулачка на палец с двумя штиф­

временным

противонатяжением

проволоки.

тами, между которыми проходит проволока

Максимальное

тяговое усилие

станка б кГ

перед наматыванием на катушку.

Г Л А В А

П Я Т А Я

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ И ТЕХНОХИМИЧЕСКОЙ

ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ И КОРПУСОВ ПРИБОРОВ

5-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Удаление с поверхности деталей жиров яв­

В зависимости от вида загрязнений в по­

ляется обязательной операцией в технологии

лупроводниковом

производстве

применяются

полупроводниковых приборов. Обезжиривание

следующие способы очистки деталей: обезжи­

необходимо перед обезгаживанием или отжи­

ривание в органических растворителях или

гом, иначе на поверхности деталей могут по­

щелочных растворах, ультразвуковая обработ­

явиться частицы углерода вследствие термиче­

ка, промывка в воде, травление в кислотах

ского разложения загрязнений. Детали обяза­

или

щелочах,

вакуумный

отжиг,

обработка

тельно подвергаются обезжириванию

перед

в поле тлеющего разряда. Неорганические

сваркой или нанесением гальванических по­

соединения

(растворимые

в воде)

удаляют

крытий. Обезжиривание

производится

в рас­

промывкой деталей в холодной и горячей воде

творителях, в щелочных растворах, с примене­

с последующим ополаскиванием в ацетоне и

нием ультразвука. В качестве растворителей

сушкой теплым воздухом. Для удаления с по­

наиболее широко применяются трихлорэтилен,

верхности деталей жировых и масляных за­

четыреххлористый углерод, бензол и др. Наи­

грязнений применяют органические

раствори­

лучшая степень очистки достигается при по­

тели. Химические соединения основного метал­

следовательной обработке деталей в двух или

ла удаляются травлением в кислотах и щело­

трех ваннах с трихлорэтиленом при темпера­

чах

или

механически — путем

галтовки и

туре 70—80° С в течение

180—300 сек.

пескоструйной

обработки,

адсорбированные

Детали

приборов защищают

от коррозии

газы или их соединения — отжигом в вакууме

покрытием

поверхности

коррозионноустойчн-

или водороде.

вым металлом (никелем, золотом и др.) и по-

краской. Осаждение защитных металлов ве­

17, по которому течет холодная вода, что вы-

дется электрохимическим или химическим ме­

зывает

конденсацию паров

трихлорэтилена.

тодом.

В нижней части ванны находятся теплонагре­

5-2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБЕЗЖИРИВАНИЯ,

вательный элемент 15 и штуцера для подачи,

ТРАВЛЕНИЯ, ПРОМЫВКИ И СУШКИ

трихлорэтилена

из фильтра,

для

соединения

ДЕТАЛЕЙ

с насосной станцией, для слива трихлорэтиле­

Установка

для

обезжиривания

деталей

на из

ванны. Ванна снабжена двумя перего­

родками, которые способствуют

спокойному

(рис. 5-1). Обрабатываемые

изделия

загру­

переливу трихлорэтилена.

жаются в сетчатые корзины 16 и при помощи

В верхней части ванны окончательной про­

цепного конвейера 7 проходят через последо­

вательно расположенные ванны с трихлорэти­

мывки

трихлорэтиленом

находятся

холодиль­

леном, водой,

спиртом

и камеру

сушки азо­

ник, теплонагреватель, штуцера, змеевик (как

том. После этого корзина с

деталями

посту­

и в ванне предварительной промывки трихлор­

пает к разгрузочному окну,

где

ее

снимают

этиленом) .

с конвейера.

установки

вмонтированы

бак 1

Нагреватель азота представляет собой ци­

В корпус

линдр,

внутри которого

расположен трубча­

с трихлорэтиленом,

ванна 2 предварительной

тый термоэлемент. Допустимое давление азо­

промывки в трихлорэтилене,

ванна

3 оконча­

та в нагревателе до 0,5 Мн/м2.

Температура

тельной промывки в трихлорэтилене, ванна 4

азота на выходе (150° С) поддерживается с по­

промывки деионизованной водой, ванна 5 про­

мощью термореле. Производительность нагре­

мывки метиловым спиртом, ванна 6 сушки

вателя

азота

3,3 • 10_3 м3/сек. Насосная стан­

азотом, нагреватель азота 10, насосная стан­

ция состоит

из

электродвигателя,

насоса

и

ция 14, фильтрующая

колонна

13,

привод 9

соединительной муфты. Шестерни насоса из­

конвейера 7.

готовлены из

фторопласта, а

корпус — из

не­

В верхней части ванны предварительной

ржавеющей стали. Производительность насоса

промывки трихлорэтиленом находится змеевик

1,6* 10-4 м31сек, давление на выходе 0,2 Мн/м2..

Привод конвейера осуществляется от элек­

80° С. Для

одновременного

обезжиривания

тродвигателя через клиноременную передачу,

большого

количества деталей

применяются

червячный редуктор, вторую клиноременную

автоматические и полуавтоматические линии.

передачу и ведущую звездочку. Конвейер

На рис. 5-2 приведена

схема

автоматиче­

представляет собой втулочно-роликовую цепь,

ской линии для

обезжиривания,

промывки и

на которой через равные расстояния установ­

сушки деталей

[Л.

19],

изготовленных штам­

лены девять осей для крепления кронштейнов

повкой. Линия состоит из бункера-дозатора 2,.

и подвески корзин.

агрегата для обезжиривания <?, агрегата для

Деионизованная вода через кран 1 посту­

промывки в проточной воде 4, печей сушки 5

пает в ванну 4 и через сливной кран уходит

и 6. Детали, подлежащие очистке, периодиче­

в канализацию или на регенерацию. Ванна 5

ски поступают через воронку 1 в бункер-доза­

заполняется метиловым

спиртом. Метиловый

тор, откуда порциями

подаются

во

вращаю­

спирт удаляют через сливной патрубок и кран

щиеся барабаны

агрегатов обезжиривания,

III.

из

магистрали

по

трубопроводу

и

промывки и сушки. Барабаны опущены на оп­

Азот

ределенный уровень в ванны с раствором для

крану II поступает в нагреватель. Нагретый

обезжиривания 11. В нижней части ванн уста­

до 150° С

азот

по

трубопроводу

попадает

новлены змеевики для подогрева жидкости

в форсунки, находящиеся в камере 6. Азот и

паром. Детали в барабане перемещаются по

все пары отсасываются из рабочей зоны че­

спирали,

образованной

приваренными под

рез вытяжную трубу 11.

подается

углом к стенке полочками. Из одного барабана

Для

фильтрации

трихлорэтилен

в другой детали перегружаются автоматиче­

в фильтрующую колонну 13 с помощью шесте­

ски при помощи привода 10 и через лотки 8

ренчатого насоса 14. Очищенный трихлорэти­

в приемник 9 чистых деталей. Над агрегатом

лен по трубопроводу поступает в ванну 2.

располагается система 7 отсоса паров.

Давление

трихлорэтилена,

нагнетаемого

в

Установка для ультразвуковой мойки. Для

фильтрующую колонну, определяется с по­

очистки поверхности корпусов и деталей полу­

мощью манометра 12. При выполнении техно­

проводниковых приборов от загрязнений ши­

логических

операций

конвейер периодически

роко применяется обработка с использовани­

останавливается

с помощью микровыключате­

ем ультразвука. Преимуществами ее являются

ля 8, который включается кронштейнами на

высокое качество и большая скорость очистки

подвеске корзин.

деталей

сложных

конфигураций.

Процесс

деталей. Для обезжиривания деталей наряду

стиц

загрязнений

силами,

действующими

с органическими растворителями используют­

в ультразвуковом поле, а также расклиниваю­

ся щелочные и мыльные растворы. Способ

щими силами, возникающими при проникно­

очистки в горячих щелочных растворах заклю­

вении моющей жидкости в межмолекулярное

чается в разложении щелочью жиров живот­

пространство и зазоры между загрязнениями

ного и растительного происхождения и пере­

и очищаемой поверхностью.

воде их на мыла. В растворы добавляют по­

Применение ультразвука связано с исполь­

верхностно-активные вещества — эмальгаторы

зованием жидкостей, в которых возбуждается

ОП-7 и ОП-Ю, которые облегчают разрыв

кавитация, т. е. чередующиеся сжатия и раз­

масляной пленки и стабилизируют эмульсию.

режения с образованием и захлопыванием ка­

Температура обезжиривающего раствора 6 0 -

витационных

пузырьков,

сопровождающиеся

местной

электризацией.

При

захлопывании

пузырьков происходят сильные кратковремен­

ные удары. Достигаемое при этом давление

составляет тысячи атмосфер. Явление кавита­

ции сопровождается также местньш повыше­

нием температуры.

колебаний

Возбуждение

ультразвуковых

осуществляется

магнитострикционными излу­

чателями

из

никеля

и пермендюра (49% Ре,

49% Со и 2% V), а для возбуждения колеба­

ний

свыше 80

кгц

применяются

излучатели

из титаната бария или кварца. Излучатели из­

готавливаются мощностью до 500 квт/м2. Они

Рис. 5-2. Схема автоматической линии для обезжирива­

устанавливаются на дне или боковой поверх­

ния, промывки и сушки деталей.

ности ванны.

4Т

Рис. 5-4. Установка для вакуумного отжига деталей.

образующие внутренний объем печи квадрат­

5-4. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ

ного сечения. Пространство между графитовы­

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПОКРЫТИИ

ми

полосками

и стальной

трубой

засыпано

Оборудование для нанесения электрохими­

графитовой крошкой.

ческих покрытий [Л. 19] мало

чем отличается

На нижней графитовой полоске корпуса

от аналогичного

оборудования,

применяемого

устанавливается выдвижной под лечи, на ко­

в машиностроении. Для покрытия мелких де­

торый укладываются детали для отжига. Зад­

талей никелем или серебром используются ко­

няя

часть печи закрывается

крышкой с эле­

локольные ванны

(рис. 5-5). С отрицательным

ментами сопротивления 2. В крышке располо­

полюсом источника тока ванна соединяется

жен

патрубок

для

соединения

рабочего объ­

металлическими

щетками,

скользящими

по

ема

печи с вакуумной

системой. В

патрубке

медному кольцу 3, расположенному на на­

имеется смотровое окно, которое служит для

ружной

поверхности дна

колокола. Кольцо

определения температуры отжигаемых дета­

с помощью медных болтов соединяется с рас­

лей с помощью оптического пирометра.

положенными на внутренней поверхности дна

Вакуумная система состоит из форвакуум-

колокола контактными пластинами, через ко­

ного насоса ВН-1,

вакуумного вентиля, ава­

торые

обрабатываемые

детали

подключены

рийного клапана и трубопроводов. Вакуум­

к источнику тока. На вертикальной штанге 4

ным вентилем рабочий объем печи отключает­

крепится анод 5. Вращение колокола необхо­

ся на период откачки трубопроводов. Вакуум

димо для перемещения электролита и деталей

измеряется вакуумметром ВТ-2 с манометри­

с целью

равномерного

покрытия. Оно

осу­

ческой лампой ЛТ-2.

также

очистка в поле

ществляется от электродвигателя 1 через чер­

Часто применяется

вячный редуктор и пару конических шестерен.

тлеющего разряда. В вакуумной камере со­

Детали разгружаются с помощью ручного

здается разрежение

порядка

0,98—0,098 н/м2

штурвала

2, поворачивающего

колокол отно­

и между двумя высоковольтными электрода­

сительно

горизонтальной

оси

редуктора;

при

ми

возникает

разряд.

Рабочее напряжение

этом изделия высыпаются в сетку, электролит

•около 3 000 в.

На сетчатых подставках разме­

стекает в специальный бак, откуда вновь пе­

щаются очищаемые детали. Время обработки

рекачивается в колокол.

зависит от характера

деталей

и обычно со­

Детали несложного профиля никелируются

ставляет 600—900 сек.

или меднятся в

ваннах

барабанного

типа