CC BY
55Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2018, 11(6), 659-670
yflK 621.365(075.6)
Microwave Microblocks Sealing with High-Frequency Soldering
Yuriy N. Grishchenko and Vladimir L. Lanin*
Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics 6 P. Brovki Str., Minsk, 220013, Republic of Belarus
Received 18.06.2018, received in revised form 03.07.2018, accepted 13.07.2018
Developed technology sealing microblocks microwave made of aluminum alloys, using high-frequency (HF) soldering, which provides high speed and selectivity heating. Are methods select the frequencies of heating, evaluation of tension electromagnetic fields in the working area inductor, as well as the experimental temperature-time dependence of high-frequency soldering. A number of parameters of the inductor are calculated: the frequency of electromagnetic oscillations is in the range 440-2200 kHz; the effective power of HF heating for these frequencies is in the range 0,8 ^ 2,0 kW. The temperature profile of the high-frequency soldering of the packages of the microwave microblocks and the intensity both inside the inductor and inside the microwave casing of the microblock were investigated. The developed technological process of hermetic sealing of microblock packages includes the operations: preparation ofpackages and covers for soldering, assembly of the casing in the device, high-frequency brazing, quality control of the soldered joint and hermetic sealing of the package. Experimental time dependences of the temperature in the HF solder zone on time, the magnetic field strength on the power of the HF generator, and the temperature of the substrate inside the housing are obtained.
Keywords: high-frequency heating, effects of heating, sealing, microblocks, soldering.
Citation: Grishchenko Yu.N., Lanin V.L. Microwave microblocks sealing with high-frequency soldering, J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol., 2018, 11(6), 659-670. DOI: 10.17516/1999-494X-0083.
герметизация микроблоков СВЧ высокочастотной пайкой
Ю.Н. грищенко, В.Л. Ланин
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники Республика Беларусь, 220013, Минск, ул. П. Бровки, 6
Разработана технология герметизации микроблоков СВЧ, изготовленных из алюминиевых сплавов, с применением высокочастотной (ВЧ) пайки, которая обеспечивает высокую
© Siberian Federal University. All rights reserved
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0). Corresponding author E-mail address: [email protected]
скорость и избирательность нагрева. Предложены методики выбора частоты нагрева, оценки напряженности электромагнитного поля в рабочей зоне индуктора, а также получены экспериментальные температурно-временные зависимости высокочастотной пайки. Рассчитаны параметры индуктора, частота электромагнитных колебаний, которая находится в диапазоне 440-2200 кГц; эффективная мощность ВЧ-нагрева - в диапазоне 0,8 ^ 2,0 кВт. Исследованы температурные профили ВЧ-пайки корпусов СВЧ микроблоков и напряженность поля как внутри индуктора, так и внутри корпуса микроблока. Разработанный технологический процесс герметизации корпусов микроблоков включает операции подготовки корпусов и крышек к пайке, сборку корпуса в приспособлении, ВЧ-пайку, контроль качества паяного шва и герметичности корпуса. Получены экспериментальные временные зависимости температуры в зоне ВЧ-пайки, напряженности магнитного поля от мощности ВЧ-генератора и температуры подложки, находящейся внутри корпуса.
Ключевые слова: высокочастотный нагрев, эффекты нагрева, герметизация, корпуса микроблоков, пайка.
Введение
Микроминиатюризация РЭА в значительной степени зависит от создания функциональных приборов и блоков в микроэлектронном исполнении, помещенных в общий герметичный корпус. Микроблоки СВЧ-диапазона нашли широкое применение в аэрокосмической технике, средствах телекоммуникаций, мобильных устройствах управления и др. Основными достоинствами микроблоков с общей герметизацией (МБОГ) являются следующие:
- повышение уровня интеграции и плотности компоновки в 5-10 раз объединением электронных модулей, индикаторных, оптико- и электромеханических устройств, антенн в одном корпусе;
- применение тонко- и толстопленочных БГИС и микросборок СВЧ-диапазона, пленочной и печатной коммутации, корпусных электронных компонентов, не имеющих аналогов в микроисполнении;
- улучшение тепловых характеристик ввиду значительно большей поверхности теплоотдачи корпуса МБОГ и возможности использования устройств искусственного охлаждения;
- ремонтопригодность, наличие доступа к регулируемым и подстраиваемым компонентам, внутриблочному монтажу, возможность замены микроплат;
- наличие общего экранирования в корпусе МБОГ и возможность реализации межплатного и внутриплатного экранирования;
- высокая надежность вследствие коротких трасс внутриблочного монтажа, что исключает два-три структурных уровня электрических соединений и в 7-10 раз уменьшает длину пути электрического сигнала по сравнению с аппаратурой III поколения [1].
Источники вторичного электропитания в корпусе МБОГ имеют рассеиваемую мощность 100-150 Вт/дм2 при плате на поликоре ВК-100-1 и 200-300 Вт/дм2 - на анодированном алюминии. Микроблоки питания применяются в качестве DC/DC-преобразователей бортовой космической аппаратуры мощностью до 120 Вт. Они получают энергию от шины питания постоянным напряжением 20-120 В, соединенной с солнечными батареями, и преобразуют в напряжение от 3 до 27 В постоянного тока, необходимое для электронной аппаратуры. Преобразователи должны устойчиво работать в условиях воздействия ионизирующих излучений космического пространства при дозе до 38 МэВсм2/год и ударных механических нагрузок до 30 g.
Рис. 1. Конструктивные исполнения микроблоков Fig. 1. Constructive designs ofmicroblocks
Корпус СВЧ-микроблока изготавлшзаетсяизолюминиевогосплаваЬЦбТ фрезерованием вмелкосерийномпроизвоирмвеивр влтьемпдддавленлемИркс. В). Волсрп корпусанаходится минролларвгэноьтроннвшикомпонентали.Дрсгерметирвкси срезуса пайвойлескопяавкими припоями на его поверхность наносят многослойное покрытие: никель - 15 мкм, медь - 6 мкм, покрытие олово-висмут толщиной 8-9 мкм.
В настоящее время до 40 % металлостеклянных и металлокерамических корпусов БИС и микросборок герметизируется пайкой, достоинствами которой являются: ремонтопригодность изделия, невысокие температуры нагрева корпуса, некритичность к плоскопараллель-ностппаяамых кромо^вазможоьстьорупповойтехноносри.Примонение эрода.ионквго про-цессапайкинате^оотолеплоперовникомимеетнизкую произнодптсльность, использует в значитeльнoймскopyчиер оооуи не oбecпeчйвееr нысокосо качеаооапаяемын оводинений. Влзняоаюл трудности ейийoэоаoвьииемфлюcaинeo0xoм™вcтяю удалениренноиловвов. Ме-xaниойяoзонньяиaйкaн пeчиокoнoмиoeнкр авраодачв лкшл в клbпнoсepнйнoмпхнлйводстве ИBИИбyeтбнЛДШИXCKepГOЗBйOЯT.
Ксрепехтивйым нвпзозаннием в оехиьлогпп ирoизoopсмла РЭА врлнетея применекое высо-кoчacтлюнои(BЧ)пaPкидлясepмсbизeлионзpпчсoв БИСимикросборок. Воздействие энергии электромагнитлык до^кГ^^н^й йoсвoляeтocрщсcнвитовэIcoоoйpвизвoдитерьныИHeазoнтакт-ный нагрев деталей и припоя с помощью наведенных в них вихревых токов ВЧ, активировать припой и улучшить его растекание по паяемым поверхностям. Качество паяемых соединений ВЧ-пайки зависит от следующих факторов:
- высокой скорости и регулируемости нагрева деталей и припоя по заданному термопрофилю;
- лзмйавbeрононтирийклльннсти BЧ-нaерсвaдляиcкнючeнияподpeждения электрон-ныxромпoнeулов;
- равномортостн гавре/о нсвемыхдеоллейдяссоовеоияэптио1ооонын°словий физико-xимичоeкмcoнлaимoдсpcтвиянaхpoницaxпяипoярпоьснpнoоьвдeталей [2].
следующем:
- энергия нагрева создается вихревыми токами непосредственно в изделии;
- возможны высокая плотность энергии и короткое время нагрева;
- локализация нагрева в пределах обрабатываемой зоны;
- возможность нагрева в любой среде, включая вакуум или инертный газ;
- высокая экологическая чистота нагрева;
- возможность использования электродинамических сил для улучшения растекания припоя, перемешнваниярасплава металлаи т.д. Существует большае раднообрнена канатрукций индукционных нагревательных устройств. Для сквозного нагревапроводящих вел круглого,квадратного и прямоугольного сечений применяют инэе)кторо1аолиноиволаноготипа (рис. 2а), плоских тел - в виде плоской спирали (рис. 2б). ДлзпооышрнияэффеаривнлтоиВЧ-нагреварримрляюл индлктотыу магни-топроотдомУрис.С). Длявтдpeбарoиeц,нобoльшинряaт, проводов используют индукционные устройства сзамото твворлзомкнулвИ магнелнойцепью (аиг.4).
Наиболее яптимяльниш изтадив ВЧспайои являеася е1Фповеозлонн1^е унс^ктоис с магни-тапротароя нв ]^^таллз^к£;е)а]ияс1е;с1зи)ф ивтериллаа. Тарой маелитопролтд контентрярует маг-нитнре поле р еаданнай зоне ройкл, чао позволоет не аодыко осущеаттить идлювопроизводи-тедлндшбссронтавтный л агрев дьивлит в помтщию иа^яд^]явд1х 15 нюх вихревыдтокотоысокой частоты,ноикктитидиваткриипой з^ечетаондеромоторных С1ля,атврл^е;илу,^]л^1^д^1> аао рас-телкя^е^^яаг^^^емыипоаа^дс^с^а там.
Цедвю ртВак ы а влялтсяно следяв аниопро цмие а гермеапсац и]с СВЧ-мипдиН локов
ВЧ-пайкой и оптимизация параметров ВЧ-нагрева. Необходимо при выборе генератора учитывать его рабочую частоту, которая определяет глубину проникновения поля внутрь корпуса.
Рис. 2.Индукторввидесоленоида(а)ив плоскойспирали(б):1- индуктор,2-нагрев аемое тело Fig. 2. Inductor in the form of a solenoid (aXanPintHeformof a flat spiral (б): 1 - inductor, 2 - heated body
л
а
б
z
Рис. 3. Индукторсмагнитопроводом:1- магнитопровод;2- индуктор;3-нагреваемое тело Fig. 3. Magnetic inductor:l-magneticfield; 2 - inductor; 3 - heatedbody
Рис. 4. Индукц ионные устройст ваззамкиут ой^^) ираз ом сну той-б)магнианой ц еп ью:1-та п^^т^с^пр осод ;
2 - индуктор; 3 - нагреваемоетело
Fig. 4. Induction deviceswithaclosed (a) andopen (б) magneticcircuit:l - magnetic field; 2 - inductor;
3 - heatedbody
волны былазначительно меньшеэнергии деградации электронных компонентов внутри кор-
CíPtotMoj:- чиототы, j-асчти по^^и^^тг^ов индмй-орй о ошщнооли ВЧ-нттрева
ПрмВЧ-нагрееррзтпреденение напряженности электрического поля в проводящей среде имеет вид
Е = е0 • ехр И)
где Eo - напрязченностьполя напййлрхности-а-глр-тои проникчойкиияпато;.\:- расстояний от повзйдностидечдйи.
Глубина проникновенияполя зависдтотчаттавы1 тока/ удельного электрического сопротивления материала р и магнитной проницаемости р [3]:
5 = (2)
где ро - магнитная постоянная поля; р - удельное электрическое сопротивление материала; р -магнитная проницаемость; f - частотатока.
Следовательно, увеличение магнитной проницаемости и частоты тока приводит к более выраженному поверхностномуэффекту.
Для расчета параметров индуктора использованы следующие исходные данные: материал корпуса и крышки - сплав Д16Т (ц=1, р= 5,210-8 Ом-м); толщина крышки 2 мм; периметр паяного шва 245,8 мм; количество витков индуктора 6; диаметр трубки индуктора 5 мм; эффективное напряжение на индукторе 125 В. При этих условиях глубина проникновения составит доли миллиметра (рис. 5).
До 86 % мощности нагрева создается в поверхностном слое проводящего тела толщиной 5, где амплитуда напряженности поля уменьшается в e раз. При пайке микроэлектронных устройств, содержащих внутри корпуса микроплату с элементами, чувствительными к электрической составляющей поля, энергия ЭМ наводки должна быть значительно меньше энергии деградации элементов, которая составляет 10-15 мкДж [4]. На глубине, равной 4-м толщинам скин-слоя 5, напряженность поля ослаблена в 152 раз по сравнению с поверхностью и на поря- 663 -
200 j00 600 sco 1000 1200 1400 1600 ltloo 2000 2200 Frequency Г kHz
Рис. 5. Зависимость глуОиныпроникновенияполя отчаототр1 Fig.5.Dependence of thedepthoffieldpenetrationonfrequencf
док ниже напряженности наводок, приводящих к деградации элементов. Таким образом, выбор частотыприпайке микроэлектронных устройствнеобходимоосуыествлять из условия:
5<Ь/К (3)
где г - толщипа стенки рорпуся.
Учивыоаявя1рапевие( 1), получим соотношение для нижней частоты тока:
•О»111 >4-05-10г6 %о?у (4)
Веррнийпседелчептоты вытекает из требования максимальной величины термического КПД ВЧ-нагрева,прикоторой:
5> Ь/8, (5)
У^^^ ^ (6)
Этимусловиям удовлетворяет нагрев энергией ВЧ ЭМ колебаний в диапазоне частот 0,4-2,0 МГц. С повышением частоты локализуется тепловыделение и снижается температурное воздействие на изделие.
Энергия электрического поля определяется по формуле £0Е2У
V ы Ад—, (7)
где Е - напряженность электрического поля; V - объем поля, е0=8,8540"12.
При напряжении на индукторе 1500 В и расстоянии между индуктором и деталью 2 мм напряженность электрического поля составит 750-кВ/м. Тогда энергия электрического поля внутри индуктора объемом 125Т0"6 м3 будет равна 300 мкДж, а внутри корпуса микросборки с толщиной стенки 2 мм на частоте 2,2 МГц уменьшится в 152 раза и составит 1,97 мкДж.
Функциональные сбои у аналоговых ИС происходят при средних плотностях потока мощности порядка 10 мВт/см2 (£=0,19 кВ/м) [5]. Учитывая, что напряжение электрического поля, измеренное рамкой внутри корпуса, составляет 0,44 В, напряженность электрического поля
-6Т4 -
равна 0,003(5 кВ/м. Таким образом, напряженность поляослабляется вбЗ раза и является безопасной дляаналоговых ИС.
КПДипопкиионного сагрева опредоооетсялакатношгниеполееноИ мощности, выделяемой в нагреваемом объекте, к полао й активной мощности [6].
Рг 1
П =ТГ =-г=. (8)
Р 1 . л/Р1 МП
//РгМг
гдпР2- активнаямощностьг пагрузие; РЕ - суммарная мощность системы; рь р2 - удельные слептрические сопргтивления материалу индуст/еа я детали соогветственно; и ц2 - магнитные проияцасиости патериала ивдупеора ы детвыш.
При небольшом различии в удельных электрических сопротивлениях индуктора и детали и ее диамагнитных свойствах кПД индукционного нагрева не свыше 0,6. Для повышения эффективности нагрева используют эффект близости, который заключается в стягивании вих-^того попа детали ппд /юверхность индуктора р / кандентрвции тока индуктора на поверх-агеви проводниоа, оЯ) ащлннойм инреук^то/г^./Расге малыхаазорах межприддуктором и деталью ДУ П 0—Л мпршиеинв дасгв нсгревана /дееае/всти оеы^лиоп]^^^ез1я^реу]^роекцией диаметра пндуктоет.В CJечaееокoдьIpгжгипoroэфДгртаблизocтрмoжыюпеeдпoлoжить, что индукционный ток в детали протекает в малой зоне, ограниченной глубиной проникновения и размерами индуктора, сопротивление которой равно:
^В? (9)
где/-пе оимотрдетали,аэ- шириназооынагре ва.
Электри/ескоесопротирление токам ВЧ в зоненагре ва можно определить из предполо-жения,что шириназиныд нагрева прималкк в/личбнех еезора Ь опреаеляетсяпроекцхей диаметра индуктора, а длина - кота цом размером лNDд для круглой детали и периметром N1 - для прямоугольной (рис. 6) [7]:
N1 I-
йд = 2-10"3- —■ ^рдДл = (0,08 + 0,19) Ом, (10)
где N - колвчеппао витвас;3- пиримелирваааи вионеназрева; dи - диаметр трубки индуктора; рд - уделкхог элеотхоыкииоы соеротиеление дхоали.
ЭффективнаямощностьВЧ-нагрева вобщемслучаеравна [8]:
иэ2ф • сиБЦ) • п
Рф и -=(0,8-2,0)кВт. (11)
а Из расчетов получилось, что для пайки ВЧ-нагревом микроблоков необходимо поддерживать частоту в диапазоне 0,4-2,0 МГц. КПД процесса составляет 0,6. Электрическое сопротивление токам ВЧ в зоне нагрева в диапазоне данных частот равно 0,08-0,19 Ом. Для нагрева корпуса с данным электрическим сопротивлением и КПД необходимо поддерживать эффективную мощность ВЧ-нагрева в диапазоне 0,8-2 кВт.
п 6(50-
Рис. 6. Схема ВЧ-нагрева при эффекте близости: 1, 2 - детали; 3 - зона нагрева; 4 - индуктор Fig. ö.HFheatingschemewithproximity effect: 1,2-details; 3-heatingz one;4- inductor
Разработка методики исследования ВЧ-пайки корпусов микроблоков
Для качественной герметизации СВЧ-микроблоков ВЧ-пайкой необходимо обеспечить необходимый температурный профиль (рис. 7). Он состоит из трех участков: нагрев до температуры плавления припоя, пайка и охлаждение.
При ВЧ-нагреве важно оперативно регулировать скорость нагрева так, чтобы паяемые детпни иприпой однон-пмепнодост-па-п -етпературы ппйки. На индуктор подают ВЧ-напряжениеинагреваютизн-лие (участокот -5°n дсНИ,^ xnpис.7). Скорость нагрева составляет порядка 2 ^ 3 °С/с.
После расплавления припоя (Гх) снижают интенсивность ВЧ-нагрева в зависимости от требуемого температурного режима процесса пайки(участок TL - Tp), что позволяет избежать перегрева припоя, а также снизить нагрев изделия. Затем ВЧ-напряжение отключают и изделие охлаждают. В табл. 1 указаны предельные значения параметров для двух припоев [2].
Схема проведения эксперимента представлена на рис. 8. Для герметизации корпуса пайкой лег иопиехпимиприпояме ннпнпп оеерхновть на носыт мнохптаот нопаюкрып ио:ыыкель -1емк м, медь-бтекм, покрытие омо вонви4муптокщинср 1 -9мкм.
Пep4nпaйи<tйеoeдиnxeмтIeоoиeиxнnт4и пом-иыгаеось гырохпму обпроживаниюпивеоем с помощью электрического паяльника мощностью 50 Вт. После облуживания паяемых поверх-
Т eni perature (Т)
Рис. 7. Рекомендуемый профиль пайки: 1 - припой SnPb; 2 - припой без Pb Fig. 7. Recommend solder profile: 1 - solder SnPb; 2 - solder without Pb
- 666 -
Таблица 1. Предельные значения для профилей Table 1. Limit values for profiles
Свойство профиля SnPb эвтектический монтаж Монтаж без Pb
Средняя скорость роста (Ттах до Тр) максимум 3 °С/с максимум 3 °С/с
Предварительный нагрев: - Минимальная температура (Т„1„) - Максимальная температура (Тшах) - Время (Г™„ до г^ах) 100 °С 150 °С от 40 до 70 с 150 °С 200 °С от 60 с до 100 с
Верхняя граница температуры - Температура (Ть) - Время (гь) 183 °С от 60 до 150 с 217 °С от 60 до 150 с
Предельная/клас сификационная температура(7р) 235 °С 260 °С
Число возможкыф цик лов рециркуляции 3 3
Время в пределах 5 °С фактического максимума температуры от 10 до 30 с от 20 до 40 с
Скорость спада температуры максимум 6 °СА; максимум 6 °СЛ
Время от 25 °С до максимальной температуры максимум 6 мин максимум 8 мин
ВЧГ e-
Рис. 8. Схема герметизации корпусов СВЧ-микроблоков ВЧ-иайкой: 1 - основание; 2 - корпус; 3 - крышка; 4 - индуктор; 5-магнитопровор; 6-измеуительнаярамси;7-мекропиата; 8 - термопара; 9 - переключатель
Fig. 8. The scheme of hermetic sealing of the hulls of microwave microblocks by soldering: 1 - base; 2 - housing; 3 - cap; 4 - inductor; 5 - magnetic core; 6 - measuring frame; 7 - microplate; 8 - thermocouple; 9 - switch
ностей остатки флюса удалялись промывкой в горячей воде. В качестве источника высокочастотной энергии использовалсявысокочастотныйламповыйгенераторВЧГ2-1/1.
Корпус с герметизируемой ИС устанавливался в вырезанное окно в изоляционном основании, на корпус надевалась крышка. После установки крышки подводился индуктор, на который подавалось напряжение ВЧ от вторичной обмотки воздушного трансформатора, и осуществлялся нагрев поверхности крышки. Время пайки определялось визуально, после расплавления и опускания крышки давалась выдержка 1-2 с. Паяное соединение крышки с корпусом осуществлялось за счет слоя предварительного лужения. Время на-
-6К7-
гревсТВЧ регистрировалосьсекундомером.В процессеекспериментовизмерялась температур натревк под ложки ИС, темпераоурв папки, оапткженнос т]е ому три инддкнкра о внутри корпус а.
Измерительная рнмка размещаласькак внуарииндуттора, так твнутри корпуса микроблокам сордтшялась с электронным вольтметром. В измерительной рамке наводилась ЭДС, величина которой равна:
е = • ппИ2Н, (12)
где Но = • 10_7Гн/м; ю - круговая частота; п - число витков; R - радиус контура круглой рамки; Н - напряженность магнитногополя.
Дляквадратнойрамкиформула длярасчета напряженностиполяимеет вид
Я =1,26-^ 2 • 105Л/м, (13)
/(МГц)-а2(мм2)-п ' '
где а2 - площадь одноговитка квадратной рамки, мм2.
Зависимости температуры в зоне пайки крышки с корпусом, измеренные с помощью термопары, приведены для различных конструкций индуктора на рис. 9. На рис. 10 показаны зависимости напряженности магнитного поля от мощности ВЧ-генератора для различных кон-струкцийиндуктора.
Запаянные образцы подвергались испытаниям на герметичность с помощью промышленного передвижного течеискателя ПТИ-10. Использовался разрушающий метод определе-
но
1Л0
Li
о
Н
и
ь 3
4-
rt _
<и
а 1Ю и
н
J
1 1
а » га за и so и w ао ж к» и« 130 мо iso im iw Time t? s
Рис. 9.3ависимоститемпературывзоне ВЧетайкиотвременирляшесривитковогоивраквора:1 - без магнитопровода; 2 - с ферритовым магнитопроводом
Fig. 9. Temperature dependence in the HF soldering zone versus time for a six-turn inductor: 1 - without the magnrtic circuit; 2 - with ferrite core
Рис. 10. Зависимости напряженности магнитного поля от мощности ВЧ-генератора для шестивиткового индуктора: 1 - без магнитопровода; 2 - с ферритовым магнитопроводом
Fig. 10. Dependence of the intensity of the magnetic filed on the power of the HF generator for a six-turn inductor: 1 - withoutthemagnrtic circuit;2 -withferritecore
ния качества герметизации. Для этого в крышке корпуса сверлилось отверстие диаметром 2-3 мм. Корпус устанавливался в специальном приспособлении, соединенном вакуумными шлангами с течеискателем ПТИ-10 и вакуумным насосом. Из корпуса ИС откачивался воздух до давления не более (8-5)10-2 мм рт.ст., после чего вакуумный насос отключался. Откачанный объем корпуса обдувался гелием. Количественная оценка герметичности корпуса ИС производилась по шкале прибора ВПУ-3, установленного на выносном пульте управления течеискателем. Срезы паяных соединений исследовались на металлографическом микроскопе МИМ-8.
На рис. 11 представлена зависимость температуры подложки, находящейся внутри корпуса, от времени для шестивиткового индуктора. В ходе исследований, представленных на данной зависимости, корпус нагревался до температуры 230 °С.
Анализ зависимостей показывает, что применение ферритового магнитопровода внутри индуктора концентрирует напряженность магнитного поля при одинаковой мощности ВЧ-нагрева в 1,2-1,3 раза, при этом скорость нагрева увеличивается во столько же раз. При одной и той же мощности напряженность внутри корпуса составляет 0,0025 -105 А/м, что в 44 раза меньше, чем снаружи. Подложка не испытывает перегрева во время герметизации корпусов СВЧ-микроблоков ВЧ-пайкой.
Таким образом, применение ВЧ-нагрева в сочетании с ферритовым магнитопроводом при герметизации пайкой корпусов микроблоков, изготовленных из диамагнитных сплавов, позволяет увеличить производительность процесса в 1,2-1.3 раза, повысить надежность микроэлектронных приборов, а также применить бессвинцовые припои взамен дефицитных оловянно-кадмиевых и оловянно-висмутовых припоев.
200 iso 160 140
и
120 | 100
S so S
w 60 40
20 0
0 10 20 30 40 50 бо 70 so 90 Iinie, s
Рис. 11. Зависимости температуры подложки, находящейся внутри корпуса, от времени для шестивиткового индуктора: 1 - без магнитопровода; 2 - с ферритовым магнитопроводом
Fig. 11. The dependence of the temperature of the substrate inside the ousing on the time for a six-turn inductor: 1 - withoutthe magnrtic circuit; 2 - withferritecore
л к
i ¿у
/ / Л V
/ и У
b
г
у
»—•
Список литературы
[1] Климачев И. И., Иовдальский И. И. СВЧ ГИС. Основы технологии и конструирования. М.: Техносфера, 2006. 351 с. [Klimachev I.I., Iovdalysky I.I. Microwave Hybrid Integrated Circuits. Bases of technology and designing. Moscow, Technosphera, 2006. (in Russian)].
[2] Ланин В. Л., Достанко А. П., Телеш Е. В. Формирование токопроводящих контактных соединений в изделиях электроники.ОАтиж. Изд.центр БГУ, 2007. VS. с. [Lanin V.L., Dostanko A.P., TeUeshE.V. Formaiionof eurrent-carryingcontact connection in electronics products. Minsk, Publ. cente r oflUeBSU,20r7UsTRussinnT.
[3] RapopurtE., Pltfiuvtoceva no. UUftimai ControgofVedycUonReateugyrovauoco, NY: CRC Press,2007.
Rickettr T.W., BridgesJ.E.,MslvttaS.7gMPro7/'a0'o2 anUproOoutive tscUnigeyc. N.J., Join Wiley too Sonst Une.1926.
[5] Ключник А.В., Пирогов Ю. А., Солодов А. В. Обратимые отказы интегральных микросхем в полях радиоизлучений. Журнал радиоэлектроники, 2013(1). http://www.modtop.ru/ node/33849. [KluutaicA.V., Pirngov J.A., Soledoy A.V. Revurs.ble euftisu.cofmtegrated circuits in fields ofeadioe mirsi PTco.RatiuEle ctromcJocrral.2()\3{\).{m Russian)].
[6] Metaxas A.C. Foundation of Electroheat. NY: John Willey @ Sons, 1996.
[7] Кувалдин А.Б. Особенности расчета параметров электромагнитного нагрева в ферромагнитной стали. Промышленный электрообогрев и электроотопление, 2014 (2) 26-30. [Kuvaldin A.B. Calculation Features of Electromagnetic Heating Parameters in Ferromagnetic Steel. Industrial electrical heating and electroheating, 2014 (2) 26-30 (in Russian)].
[8] Lanin V.L. Application of the concentrated power streams in electronics industry. Saarbrucken, Scholars' Press, 2015.194 p.
