СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №8/2014

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 15 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2014 Скорость сушки, %/ч; влажность, %; температура, ° С Время, ч I II А В 3 2 1 III IV Показатель влажности (2), скорости сушки (1) и температуры (3) керамической ленты на протяжении всей операции сушки Формообразование керамической плёнки заданной толщины проис- ходит в процессе движения ленты через последовательно расположен- ные друг за другом зоны сушки, каж- дая из которых характеризуется сво- ей температурой. С целью обеспече- ния высокого качества керамической плёнки, стабилизации и обеспечения равномерности коэффициента усад- ки будущих изделий, на каждую тол- щину плёнки подбирается отдельный режим сушки. Процесс сушки является одним из наиболее трудоёмких и ответственных в производстве металлокерамических корпусов для интегральных микро- схем: физико-химические процессы, протекающие в керамической плёнке при сушке, оказывают существенное влияние на качество готовой продук- ции. Основная цель сушки заключается в удалении органического растворите- ля из объёма разлитого на ленте шлике- ра, что приводит к образованию кера- мической плёнки. Необходимо отметить, что на преж- нем оборудовании использовался радиационный (лучистый) способ суш- ки, при котором тепло к поверхности плёнки поступает от нагретых поверх- ностей – зеркальных ламп инфракрас- ного излучения. При этом способе суш- ки облегчена передача тепла керами- ческой плёнке и исключаются потери энергии, связанные с нагревом тепло- носителя. Большая часть лучистой энергии поглощается в поверхностном слое плёнки, а внутренние слои нагре- ваются за счёт теплопроводности кера- мического материала. Но при радиа- ционном способе сушки по толщине керамической плёнки может возник- нуть большой перепад во влажности и как следствие этого – неравномер- ная усадка и значительные напряже- ния, которые могут вызвать образова- ние трещин и деформацию плёнки. Для предотвращения таких явлений, опи- раясь на производственный опыт, спе- циалисты предприятия разрабатыва- ли «прерывистые» режимы сушки, то есть проводили чередование периодов облучения и охлаждения, что способ- ствовало выравниванию влажности в керамической плёнке, подвергае- мой сушке. Данная процедура требо- вала некоторое количество времени на подготовку (подбор) технологических режимов сушки, что не всегда эконо- мично с точки зрения массового про- изводства. При использовании нового обору- дования поверхность керамической плёнки омывается тёплым воздухом, который нагревает и одновременно уносит испаряющийся растворитель. При этом способе сушки воздух явля- ется теплоносителем и сушильным агентом, который непрерывно всту- пает в контакт с поверхностью кера- мической плёнки и по мере насыще- ния растворителем отводится в вытяж- ную систему вентиляции. В начальный момент сушки температура воздуха лишь немного выше комнатной. Подъ- ём температуры производится медлен- но. Движение растворителя по толщи- не плёнки также происходит медленно и является результатом перепада влаж- ности. При этом из внутренних слоёв в результате диффузии к поверхно- сти керамической плёнки поступает такое же количество влаги, какое уно- сится тёплым воздухом. В связи с этим усадка керамической плёнки происхо- дит равномерно по всему объёму, без появления внутренних напряжений. После частичного удаления раство- рителя прочность структуры плёнки возрастает, что даёт возможность про- водить сушку при более высокой тем- пературе и большей скорости потока тёплого воздуха. В соответствии с подобранным тем- пературным режимом сушки на новой линии литья ведущие специалисты предприятия выделяют четыре основ- ных этапа сушки, которые проиллю- стрированы рисунком. На первом этапе плёнка постепен- но подогревается от контакта с тёплым воздухом. В конце этого периода насту- пает равновесие между количеством тепла, получаемого плёнкой, и тем теплом, которое расходуется на испа- рение растворителя. Точка А соответ- ствует постоянной температуре (кри- вая 3), при которой наступает состоя- ние равновесия. Второй этап характеризуется посто- янной температурой при постоянной скорости сушки. Растворитель, испаря- ющийся с поверхности керамической плёнки, возмещается растворителем, поступающим из внутренних слоёв плёнки. Это наиболее ответственный период – происходит усадка плёнки вследствие удаления из неё растворите- ля. Постоянная скорость сушки сохра- няется до тех пор, пока средняя влаж- ность керамической плёнки не достиг- нет критической. При критической влажности воздушная усадка плёнки прекращается и начинает возрастать её пористость. Третий этап сопровождается даль- нейшим уменьшением влажности плён- ки. Скорость сушки уменьшается посте- пенно. При этом температура плёнки возрастает, что связано с уменьшением интенсивности испарения из неё рас- творителя. Разность между температу- рой плёнки и температурой рабочего пространства зоны уменьшается. Четвёртый этап характеризуется рав- новесной влажностью при скорости сушки равной нулю. Удаление раство- рителя из плёнки заканчивается. Вели- чина равновесной влажности зависит от свойств материала, а также от тем- пературы и влажности рабочего про- странства зоны. Процесс сушки пре- кращается, керамическая плёнка имеет температуру и влажность, одинаковые с температурой и влажностью окружа- ющей среды. Режим сушки керамической плёнки был разработан специалистами завода с учётом свойств шликера и дисперс- ности исходных сырьевых материалов, а также представленной выше теории. Наибольшее затруднение вызвал пери- од постоянной сушки, во время кото- рого происходит усадка керамической плёнки. Режим сушки устанавливался преимущественно эксперименталь- ным путём. Таким образом, можно с уверенно- стью сказать, что проведённая модер- низация оборудования способству- ет улучшению качества продукции на промежуточных этапах изготов- ления МКК, на которых закладывает- ся дефектность итоговой продукции, повышает уровень развития специа- листов, а также открывает новые пер- спективы развития многовыводных металлокерамических корпусов для БИС и СБИС. © СТА-ПРЕСС