Способ вакуумной обработки деталей или узлов электровакуумных приборов

 

Сущность изобретения: возбуждают в объеме атмосферы рабочего газа, контактирующего с обрабатываемой поверхностью, высокочастотный разряд для очистки поверхности, который поддерживают до момента начала травления очищенной поверхности, определяют по предварительно снятому контрольному графику изменение давления в объеме. 2 ил.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к вакуумной обработке деталей, узлов и прибора в целом, и может быть использовано в технологии изготовления электронных приборов. Известен способ вакуумной обработки деталей, узлов, внутренних поверхностей электровакуумных приборов, включающий нагрев для обезгаживания стекла колбы в газовой печи при одновременной откачке колбы, обезгаживание арматуры током высокой частоты и в газовой печи (Технология и оборудование производства электровакуумных приборов. (Под ред. Ю.А.Хруничева. М.: Высшая школа, 1979). Однако указанный способ вакуумной обработки изделий имеет существенный недостаток - обеспечивает невысокую степень очистки деталей и изделий в целом. Известен также способ вакуумной обработки крупногабаритного электронно-лучевого прибора (ЭЛП), заключающийся в том, что перед нагревом в колбе создают атмосферу инертного газа, давление которого устанавливают равным 1,3-26,6 Па, возбуждают в колбе высокочастотный разряд возбуждающим сигналом, частоту которого выбирают равной 12,2-30 МГц, а напряженность высокочастотного поля выбирают обеспечивающей энергии ионов, равную 13-17 эВ, и поддерживают высокочастотный разряд в течение 20-120 с (авт.св. СССР N 1701059). Этот способ устраняет недостатки предыдущего способа, так как обработка поверхностей в ВЧ-разряде значительно повышает степень очистки деталей и повышает качество прибора. Однако этот способ имеет существенный недостаток - неопределенность момента окончания вакуумной обработки ВЧ-разрядом - длительность поддержания разряда 20-120 с. Для каждого типа прибора это время должно быть совершенно индивидуально: при недостаточном времени обработки детали не выходят на достаточный уровень чистоты, а при чрезмерном времени обработки происходит нежелательное подтравливание материала детали. Например, при выжигании органической пленки, покрытой алюминием, на люминесцентном экране ЭЛП большое время обработки ВЧ-разрядом приводит к подтравливанию алюминиевой пленки и уменьшению толщины последней на 30-50%, что совершенно недопустимо (пленка алюминия на люминесцентном экране для каждого типа прибора должна иметь вполне определенную толщину). При недостаточном времени обработки ВЧ-разрядом органическая пленка не будет полностью выжжена, что ведет к резкому снижению качества прибора и снижению процента выхода годных приборов. В электронной технике известен способ вакуумной обработки деталей, предусматривающий определение момента окончания плазмохимического процесса (Долгополов В. М. , Иванов В. И. , Кротов В.А., Соловьев В.И. Разработка спектрального индикатора для контроля процесса плазмохимического удаления фоторезиста. Электронная техника, вып.4(88), 1980), заключающегося в измерении интенсивности спектральной линии СО₂. Но этот метод для многих случаев вакуумной обработки приборов непригоден, так как измерение интенсивности свечения во многих случаях затруднено ввиду либо сложности расположения спектрального индикатора, либо наличия металлического покрытия на внутренней поверхности колбы (как, например, при ВЧ-выжигании органической пленки на люминесцентном экране). Прототипом изобретения выбран второй из названных способов вакуумной обработки деталей, узлов вакуумных приборов. Целью изобретения является улучшение качества обработки. Цель достигается тем, что по способу вакуумной обработки деталей, узлов вакуумных приборов, заключающемуся в создании в откачиваемом объеме, с которым контактирует обрабатываемая поверхность, атмосферы рабочего газа давлением 1,3-26,6 Па, возбуждении высокочастотного разряда возбуждающим сигналом частотой 12,2-30 МГц и напряженностью высокочастотного поля, обеспечивающей энергию ионов, равную 13-17 эВ, и поддержании высокочастотного разряда до момента завершения обработки предварительно обрабатывают ВЧ-разрядом очищенную поверхность контрольного изделия, определяют контрольный график изменения давления в откачиваемом объеме от времени при травлении поверхности изделия, в процессе вакуумной обработки изделия контролируют изменения давления в откачиваемом объеме, а момент завершения обработки определяют по совпадению скорости изменения давления в откачиваемом объеме со скоростью изменения давления на контрольном графике. Не известен способ вакуумной обработки с применением ВЧ-разряда, в котором момент завершения обработки ВЧ-разрядом определялся бы по совпадению скорости изменения давления в откачиваемом объеме со скоростью изменения давления на контрольном графике. На фиг.1 приведен продольный разрез одного из возможных устройств, реализующих предлагаемый способ; на фиг.2 - кривая изменения давления в системе при вакуумной обработке с использованием ВЧ-разряда. Устройство (фиг.1) содержит колбу 1, люминофорное покрытие 2, нанесенное на экран, органическую пленку 3, нанесенную на люминофор, металлическое (например, алюминиевое) покрытие 4, нанесенное на органическую пленку, спираль 5 для нагрева металлической навески, расположенную внутри колбы, высоковольтный вывод 6 ЭЛП, расположенный на боковой поверхности колбы. ВЧ-генератор 7, высоковакуумные средства 8 откачки с вакуумметром, измеряющим давление в системе в процессе откачки и выжигания, систему 9 с регулируемым вентилем для заполнения колбы кислородом. Способ осуществлялся следующим образом. После того, как система откачивается до давления 10^-4-10^-5 Па посредством средства 8, колбу заполняют кислородом до давления порядка 0,6-1,5 Па, затем создают ВЧ-поле между электродами 4 (металлическим покрытием) и 5 спиралью для нагрева металлической навески путем включения ВЧ-генератора 7, формируют плазму кислорода и проводят низкотемпературное выжигание органической пленки 3. При этом давление в системе изменяется согласно кривой, приведенной на фиг.2. В первый период времени (участок ab, кривая 10) происходит интенсивное выжигание органической пленки. Газообразные соединения, выделяемые в результате деструкции пленки, резко повышают давление в системе. После выноса из системы основной массы продуктов деструкции давление в системе падает. Конец выжигания пленки характерен выходом кривой откачки на пологий участок cd, который характерен для процесса травления металлического покрытия в плазме (кривая 11). Выжигание органической пленки следует прекращать в момент времени t₁. Обработка экрана плазмой в период времени t>t₁ является недопустимой, так как в этот период происходит лишь травление Al. Прекращение процесса выжигания раньше момента времени t₁ не обеспечит полного выжигания органической пленки, что также отрицательно скажется на качестве люминесцентного экрана. Следовательно, прекращая процесс выжигания в момент времени t₁, полностью выжигаем органическую пленку и сохраняем целостность алюминиевой пленки и ее толщину, что значительно улучшает качество экранов и уменьшает технологические браки в процессе изготовления ЭЛП. Кривая 10, представленная на фиг.2, характерна для любого процесса вакуумной обработки изделий в ВЧ-разряде, так как в первый момент формирования ВЧ-разряда происходит интенсивная очистка поверхностей от различных загрязнений (участок ab), давление в объеме резко возрастает, по мере удаления из системы загрязнений, переведенных в газообразное состояние, давление в системе падает (участок bc). При полной очистке поверхности от загрязнений (точка С) давление будет определяться возможностью вакуумной системы и скоростью травления поверхности в плазме (кривая acd). Поэтому, если заранее на очищенном образце снять кривую изменения давления в результате травления в плазме, то такой график будет контрольным. По совпадению кривых 10 и 11 или при их параллельном ходе (в том и в другом случае совпадут скорости изменения давления в откачиваемом объеме) можно определять в момент завершения обработки изделия в ВЧ-разряде. Контрольный график необходимо получать для каждого типа изделия.

Формула изобретения

СПОСОБ ВАКУУМНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЛИ УЗЛОВ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ, включающий создание в откачиваемом объеме, с которым контактирует обрабатываемая поверхность, атмосферы рабочего газа давлением 1,3 - 26,6 Па, возбуждение высокочастотного разряда инициирующим сигналом частотой 12,2-30 МГц и напряженность высокочастотного поля, обеспечивающий энергию ионов, равную 13-17 эВ, и поддержание высокочастотного разряда до момента завершения обработки, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества обработки, предварительно обрабатывают высокочастотным разрядом очищенную поверхность контрольного изделия, определяют контрольный график изменения давления в откачиваемом объеме от времени при травлении поверхности изделия, в процессе вакуумной обработки изделия контролируют изменение давления в откачиваемом объеме, а момент завершения обработки определяют по совпадению скорости изменения давления в откачиваемом объеме со скоростью изменения давления на контрольном графике.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---