Термостойкие диэлектрики и их спаи с металлом в новой технике/ | Рубашев М. А. |, Бердов Г. И., Гаврилов В. Н., Любимов М. Л., Мусатов М. И., Преснов В. А., Ротнер Ю. М. Под общей ред. акад. Н. Д. Девяткова. Под ред. канд. техн. наук М. Л. Любимова. — М.: Атомиздат, 1980, 246.
Рассмотрены термостойкие диэлектрики: керамические материалы, сапфир, кремнезем, фианиты и алмазные материалы. Приведены достаточно полные сведения об этих диэлектриках: физические свойства, технология изготовления и применения. Подробно описаны способы выращивания кристаллов сапфира и сравнительно нового материала — фианита,, специфика этих материалов и технология механической обработки. Коротко рассмотрена технология синтеза алмазных порошков, последующего превращения их в керамический материал и дальнейшей обработки этой керамики.
Рассматривается также конструирование металлодиэлек-трических узлов, их типы, рекомендации по конструированию и применению и существующие технологические процессы вакуумно-плотной неразъемной сборки этих узлов.
Для инженерно-технических работников электронной, радиотехнической и других отраслей промышленности. Может служить учебно-справочным пособием для студентов соответствующих специальностей.
Табл. 40. Ил. 131. Библиогр. 452.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Большинство современных физических и химических экспериментов, равно как и многие технологические процессы, протекают в высоком вакууме или контролируемых газовых средах с использованием электрического тока или потенциала.
Редкая физическая вакуумная установка или прибор не имеет изоляторов в качестве частей герметичной оболочки. Обычно это вводы, при помощи которых внутрь вакуумной или газонаполненной полости подают электрический потенциал или ток на тот или иной электрод или систему электродов. Иногда это узлы для пропускания электромагнитных колебаний сверхвысоких частот (СВЧ) — вводы и выводы энергии или волноводные окна. Часто это специальные окна, прозрачные для различных видов излучения. Иногда это диэлектрические участки корпусов различных приборов и устройств. В современной технике эти диэлектрические детали изготовляют из стекла, керамики и монокристаллов с особыми свойствами. Применение последних в настоящее время получило широкое распространение.
Еще совсем недавно многие монокристаллы были уникальными и бесценными дарами природы и их промышленное использование <5ыло ограничено. Благодаря успехам науки и промышленности большинство кристаллов — самоцветов, драгоценных и полудрагоценных камней, как, например, алмаз, корунд (сапфир, рубин), гранат, кварц (горный хрусталь), аметист и многие другие — выращиваются в настоящее время искусственно в лабораторных и промышленных условиях. Эти искусственные условия часто значительно лучше естественных, поэтому достигается выращивание монокристаллов грандиозных размеров, намного превышающих размеры естественных кристаллов и отличающихся высоким совершенством структуры. Например, выращивание кристаллов рубина диаметром более 200 и длиной более 300 мм весьма высокого качества— вполне освоенный процесс. Если бы такой кристалл 50 или более лет тому назад был найден в земной коре, то цена его была бы огромна. В настоящее время цена необработанного искусственного рубина составляет 460 руб./кг.
Более того, современной техникой разработаны процессы синтеза монокристаллов, которые в естественных условиях на земном шаре не встречаются. В настоящее время количество синтетиче-
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ............ • . . . : 3
Глава 1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕРМОСТОЙКИХ ДИЭЛЕК-
ТРИКОВ ..... . ........ ... 6
1.1. Общие замечания ........ - ...... 6
1.2. Механическая прочность ....... ..... 6
1.3. Упругие свойства ............. '. 15
1.4. Температурный коэффициент линейного расширения .... 17
1.5. Теплоемкость .............. . 19
1.6. Теплопроводность ....... . ..... . 19
1.7. Сопротивление температурным напряжениям (СТН) .... 22
1.8. Газопроницаемость . -. ........... 24
1.9. Газовыделение ............... 26
1.10. Диэлектрические свойства ........... 27
1.11. Влияние ионизирующего излучения на свойства термостойких диэлектриков ............... 31
1.12. Условия получения плотноспеченных материалов ..... 34
Глава 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОРУНДА ... 39
2.1. Основные свойства ....... ...... 39
2.2. Физико-химические свойства монокристаллов лейкосапфира . . 40
2.3. Электрические свойства ..... ........ 41
2.4. Оптические характеристики монокристаллов лейкосапфира . . 44
2.5. Пропускание световых лучей и стойкость к облучению . . . • 48
2.6. Оптическая однородность ............ °4
Глава 3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛМАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ И
ФИАНИТОВ .......... ...... 57
3.1. Физические свойства алмаза..........
3.2. Диэлектрические свойства алмазной теплопроводной керамики (АТК)
60
3.3. Плотность и пористость АТК.......•
3.4. Теплофизические свойства алмазных поликристаллическйх мате-риалов ..........'' ' ' ' /л. '
3.5. Физические свойства монокристаллов двуокиси циркония (фиа-нитов)............ • •
Г л а в а 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 68
со
4.1. Высокоглйноземистые керамические материалы ...-•• ^
4.2. Форстеритовая керамика............74
4.3. Керамические материалы на основе окиси бериллия . ^
4.4. Нитриды бора и алюминия...........
244
Глава 5. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНЕЗЕМА . . . .. . ' 8»
5.1. Монокристаллический кварц .......» 81;
5.2. Прозрачное кварцевое стекло (плавленый кварц)..... 87"
Глава 6. ТЕХНОЛОГИЯ АЛМАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ..... 92'
6.1. Особенности синтеза алмазных порошков....... 92'
6.2. Получение изделий из 'АТК........... 9Т
6.3. Установки для изготовления алмазных порошков и изделий из них 99'
6.4. Особенности эксплуатации камер высокого 'давления типа наковальня с лункой . . . '. . . ........ Ю3>
6.5. Методика измерения термодинамических параметров в рабочей
зоне аппарата............... 106-
6.6. Система регулирования и стабилизации термодинамических параметров .................г 107"
6.7. Способы обработки поверхности изделий из АТК..... 109'
Глава 7. ТЕХНОЛОГИЯ КОРУНДА......... . ПО
7.1. Методы выращивания кристаллов корунда....... ПО'
7.2. Основные дефекты кристаллов корунда и причины их возникновения .............s « * . 125
7.3. Обработка изделий из корунда.......... 151.
Глава 8. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФИАНИТОВ..... 163
8.1. Метод прямого высокочастотного плавления неметаллических материалов в холодном контейнере.......... 163-
8.2. Технологический процесс роста кристаллов фианита .... 1641
8.3. Влияние отжига кристаллов на механические и оптические свойства фианита......,........ 168
Глава 9, МЕТАЛЛИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ ДЛЯ СПАИВАНИЯ
С МЕТАЛЛОМ............... 170
9.1. Общие замечания ............. 170
9.2. Металлизация сапфира............ 172
9.3. Металлизация поверхности АТК.......... 174
9.4. Алмазные монокристаллические теплоотводы (АМТ) , . . . 175>
Глава 10. КОНСТРУИРОВАНИЕ МЕТАЛ ЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
УЗЛОВ (МДУ) ДЛЯ УСТРОЙСТВ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ . . 177
10.1. Основы конструирования МДУ .......... 177
10.2. Вакуумно-шютные изоляторы.......... 188
10.3. Колпаковые спаи............. » , 191
10.4. Окошечные спаи.............. 193
10.5. Одиночные вводы и коаксиальные спаи........ 197
10.6 Многоштырьковые ножки и многоэлектродные вводы .... 199
Глава П. ТЕХНОЛОГИЯ НЕРАЗЪЕМНОЙ СБОРКИ МДУ
203
11.1. Классификация............. t 203
11.2. Твердая пайка диэлектриков с металлом ....... 203
11.3. Контактно-реактивная пайка.......... 209»
245
11.4. Спаивание при помощи стеклообразных припоечных материалов . 212
11.5. Термокомпрессионная сварка диэлектриков с металлом . . . 213 Г1.6. Спаивание сапфира, со .стеклом и металлом.....f 215
11.7. Спаивание кварцевого стекла с металлом....... 222
11.8. Спаивание фианита с металлом.......... 223
Глава 12. О ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЕ ПРОЧНОЙ СВЯЗИ АЛМАЗ-НОИ • КЕРАМИКИ С -МЕТАЛЛАМИ......... 224
Список литературы............ 231
Предметный указатель.............. 241
Цена: 150руб.
