Герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева
Для герметизации корпусов СВЧ микроблоков из диамагнитных сплавов с помощью пайки применены эффекты высокочастотного нагрева — поверхностный, близости и концентрации силовых линий электромагнитного поля. Оптимизированы параметры высокочастотного нагрева, обеспечивающие энергоэффективный и производит...
Saved in:
| Published in: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
|---|---|
| Date: | 2018 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/150262 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева / В.Л. Ланин, Ю.Н. Грищенко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2018. — № 3. — С. 3-8. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859594470693011456 |
|---|---|
| author | Ланин, В.Л. Грищенко, Ю.Н. |
| author_facet | Ланин, В.Л. Грищенко, Ю.Н. |
| citation_txt | Герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева / В.Л. Ланин, Ю.Н. Грищенко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2018. — № 3. — С. 3-8. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description | Для герметизации корпусов СВЧ микроблоков из диамагнитных сплавов с помощью пайки применены эффекты высокочастотного нагрева — поверхностный, близости и концентрации силовых линий электромагнитного поля. Оптимизированы параметры высокочастотного нагрева, обеспечивающие энергоэффективный и производительный процесс герметизации пайкой легкоплавкими припоями корпусов СВЧ микроблоков.
Метою роботи є оптимізація параметрів ВЧ нагріву в процесі герметизації паянням легкоплавкими припоями корпусів НВЧ мікроблоків з діамагнітних сплавів за рахунок ефективного використання фізичних явищ високочастотного нагріву.
The purpose of this study was to use effectively the physical phenomena of HF heating in order to optimize the HF heating parameters of sealing by soldering using fusible solders of microwave microblock packages made of diamagnetic alloys.
|
| first_indexed | 2025-11-27T18:47:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 3
3ISSN 2225-5818
ÑÎÂÐÅÌÅÍÍÛÅ ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ
ÓÄÊ 621.365(075.6)
Ä. ò. í. В. Л. ЛАНИН, Ю. Н. ГРИЩЕНКО
Республика Беларусь, г. Минск, Белорусский государственный университет информатики
и радио электроники
E-mail: vlanin@bsuir.by
ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ПАЙÊОЙ ÊОРПÓСОВ
МИÊРОБЛОÊОВ ИЗ ÄИАМАГНИТНЫХ СПЛАВОВ
С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЫСОÊОЧАСТОТНОГО НАГРЕВА
Микроблоки с общей герметизаций, предна-
значенные для работы в СВЧ-диапазоне, на шли
широкое применение в аэрокосмической техни-
ке, средствах телекоммуникации, мобильных
устройствах управления и др. благодаря своим
достоинствам, таким как [1]:
— повышение уровня интеграции и плот-
ности компоновки в 5—10 раз объединением
электронных модулей, индикаторных, опти-
ко- и электромеханических устройств, антенн в
одном корпусе;
— одновременное применение тонко- и тол-
стопленочных БГИС и микросборок СВЧ-
диапазона, пленочной и печатной коммутации,
корпусных электронных компонентов, не име-
ющих аналогов в микроисполнении;
— улучшение тепловых характеристик ввиду
значительно большей, по сравнению с корпуса-
ми микросборок, поверхностью теплоотдачи кор-
пуса и возможностью использования устройств
искусственного охлаждения;
— ремонтопригодность, наличие доступа к
регулируемым и подстраиваемым компонентам,
внутриблочному монтажу, возможность замены
микроплат;
— наличие общего экранирования и возмож-
ность реализации межплатного и внутриплатно-
го экранирования;
— высокая надежность при наличии прямого
внутриблочного монтажа, что исключает два-три
структурных уровня электрических соединений
и в 7—10 раз уменьшает длину пути электриче-
ского сигнала по сравнению с аппаратурой III
поколения.
Äля гермеòизации корпусов СВЧ-микроблоков из диамагíиòíых сплавов с помощью пайки примеíе-
íы эффекòы высокочасòоòíого íагрева — поверхíосòíый, близосòи и коíцеíòрации силовых ли-
íий элекòромагíиòíого поля. Опòимизироваíы парамеòры высокочасòоòíого íагрева, обеспечива-
ющие эíергоэффекòивíый и производиòельíый процесс гермеòизации пайкой легкоплавкими припо-
ями корпусов СВЧ-микроблоков.
Ключевые слова: высокочасòоòíый íагрев, эффекòы íагрева, гермеòизация, корпуса микроблоков,
пайка.
Óдельные характеристики микроблоков с об-
щей герметизацией как источников вторичного
электропитания следующие: плотность рассеи-
ваемой мощности 1,0—1,5 Вт/см2 на полико-
ре ВÊ-100-1; 2,0—3,0 Вт/см2 на анодирован-
ном алюминии. Микроблоки питания применя-
ются в качестве DC/DC-преобразователей бор-
товой спутниковой аппаратуры мощностью до
120 Вт. Они получают энергию от шины пита-
ния постоянным напряжением 20—120 В, сое-
диненной с солнечными батареями, и преобра-
зуют его в напряжение от 3 до 27 В постоянно-
го тока, необходимое для электронной аппара-
туры. Преобразователи должны устойчиво ра-
ботать в условиях воздействия ионизирующих
излучений космического пространства при дозе
до 38 МэВ∙см2/год.
В настоящее время до 40% корпусов БИС и
микросборок герметизируется пайкой, которой
свойственны следующие достоинства: ремонто-
пригодность изделия, невысокая температура на-
грева корпуса в процессе пайки, некритичность
требования к плоскопараллельности паяе мых
кромок, возможность применения групповой тех-
нологии. Традиционные процессы пайки в печи
или паяльником имеют низкую производитель-
ность, в них в значительной мере используется
ручной труд, не обеспечивается высокое каче-
ство паяемых соединений, также имеются труд-
ности, связанные с использованием флюса и не-
обходимостью удаления его остатков.
Перспективным направлением в технологии
производства СВЧ-микроблоков является при-
менение высокочастотной (ÂЧ) пайки для гер-
метизации корпусов из алюминиевых сплавов.
DOI: 10.15222/TKEA2018.3.03
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 3
4 ISSN 2225-5818
ÑÎÂÐÅÌÅÍÍÛÅ ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ
Воздействие энергии электромагнитных колеба-
ний позволяет осуществлять высокопроизводи-
тельный бесконтактный нагрев деталей и припоя
с помощью наведенных в них вихревых токов
высокой частоты, активировать припой и улуч-
шить его растекание по паяемым поверхностям.
Êачество соединений, полученных ВЧ-пайкой,
зависит от следующих факторов [2]:
— скорости нагрева деталей корпуса и при-
поя;
— избирательности и равномерности нагре-
ва паяемых деталей;
— регулируемости нагрева во времени.
Наиболее важные преимущества ВЧ-нагрева
следующие:
— энергия нагрева создается вихревыми то-
ками непосредственно в изделии;
— возможность получения высокой плотно-
сти энергии и короткого времени нагрева;
— локализация нагрева в пределах обраба-
тываемой зоны;
— возможность нагрева в любой среде, вклю-
чая вакуум или инертный газ;
— высокая экологическая чистота нагрева;
— электродинамическая активация растека-
ния припоя.
ВЧ-нагрев наиболее эффективен для метал-
лов и сплавов с большими удельным сопротив-
лением и магнитной проницаемостью (напри-
мер, никелевые сплавы). Эффективность нагре-
ва уменьшается обратно пропорционально корню
квадратному из частоты колебаний. При этом,
однако, снижение частоты колебаний увеличи-
вает электродинамический эффект перемешива-
ния расплавленного припоя.
Основными трудностями применения ВЧ-
нагрева для процессов герметизации пайкой кор-
пусов микроблоков из алюминиевых сплавов яв-
ляются низкий ÊПÄ нагрева, длительность про-
цесса и значительный нагрев герметизируемого
электронного модуля в процессе пайки.
Целью настоящей работы является оптимиза-
ция параметров ВЧ-нагрева в процессах герме-
тизации пайкой легкоплавкими припоями кор-
пусов СВЧ-микроблоков из диамагнитных спла-
вов за счет эффективного использования физи-
ческих явлений высокочастотного нагрева.
Ýффекты ÂЧ-нагрева проводящих сред
При ВЧ-нагреве распределение напряжен-
ности электрического поля в проводящей сре-
де имеет вид
E = E0∙exp(–x/δ), (1)
где E0 — напряженность поля на поверхности;
x — текущая координата;
δ — глубина проникновения поля (толщина
скин-слоя).
Äо 86% мощности нагрева создается в поверх-
ностном слое проводящего тела толщиной δ, где
амплитуда напряженности поля Е0 уменьшается
в e раз (рис. 1). Глубина проникновения поля
зависит от частоты тока f, удельного электриче-
ского сопротивления материала ρ и магнитной
проницаемости μ [3]:
0/ ,f (2)
где μ0 — магнитная постоянная поля.
В процессе пайки микроэлектронных устройств,
которые содержат внутри корпуса микроплату с
элементами, чувствительными к электрической
составляющей поля, энергия электромагнитной
наводки должна быть значительно меньше энер-
гии деградации элементов, которая составляет
10—15 мкÄж [4]. На глубине x = 4δ напряжен-
ность поля ослаблена в 152 раз по сравнению
с поверхностью и на порядок ниже напряжен-
ности наводок, приводящих к деградации эле-
ментов. Таким образом, при пайке микроэлек-
тронных устройств выбирать частоту необходи-
мо из условия
δ ≤ h/4, (3)
где h — толщина стенки корпуса.
С учетом выражения (1) получим соотноше-
ние для определения нижней частоты тока
fmin ≥ 4,05∙10–6 ρ/(μh2). (4)
Верхний предел частоты следует из требова-
ния максимальной величины термического ÊПÄ
ВЧ-нагрева, когда
δ > h/8, (5)
и в таком случае
fmax < 16,2∙10–6ρ/(μh2). (6)
Этим условиям удовлетворяет нагрев энерги-
ей электромагнитных ВЧ-колебаний в диапазо-
не частот 0,4—2,0 МГц. С повышением частоты
локализуется тепловыделение и снижается тем-
пературное воздействие на изделие.
При оптимизации параметров ВЧ-нагрева не-
обходимо оценить энергию электрического поля
Рис. 1. Распределение напряженности электро-
магнитного поля
1
1/е
δ 4δ х
0
Å
E
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 3
5ISSN 2225-5818
ÑÎÂÐÅÌÅÍÍÛÅ ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ
в индукторе и внутри корпуса объемом V ми-
кроблока по формуле
2
0
2
E V
W
, (7)
где ε0 — электрическая постоянная,
ε0 = 8,85∙10–12 Ф/м.
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 125∙10–6 м3 будет
равна 300 мкÄж, а внутри корпуса микро-
сборки с толщиной стенки 2 мм на частоте
2,2 МГц она уменьшится в 152 раза и соста-
вит 1,97 мкÄж.
Функциональные сбои аналоговых инте-
гральных схем (ÈÑ) происходят при средней
плотности потока мощности порядка 10 мВт/см2
(Е = 0,19 кВ/м) [5]. Поскольку напряжение
электрического поля, измеренное рамкой вну-
три корпуса, составляет 0,44 В, напряжен-
ность электрического поля равна 0,0036 кВ/м.
Таким образом, напряженность поля ослабля-
ется в 63 раза и является безопасной для ана-
логовых ИС.
Óдельная мощность, выделяемая в слое тол-
щиной δ, составляет [6]
3 2
0 max0,993 10 ,p H pf (8)
где Hmax — максимальная напряженность маг-
нитного поля.
ÊПÄ индукционного нагрева определяется
как отношение полезной мощности, выделяе-
мой в нагреваемом объекте, к полной активной
мощности [7]:
1
1 12
2 2
1 ,
P
P
(9)
где P2 — активная мощность в нагрузке;
PΣ — суммарная мощность системы;
ρ1,2, μ1,2 — соответственно, удельное электрическое
сопротивление и магнитная проницае-
мость материала индуктора (1) и дета-
ли (2).
Если значения удельного электрического со-
противления и диамагнитные свойства индукто-
ра и детали различаются незначительно, ÊПÄ
индукционного нагрева не превышает 0,6. Äля
повышения эффективности нагрева использу-
ют эффект близости, который заключается в
стягивании вихревого тока детали под поверх-
ность индуктора и в концентрации тока индук-
тора на поверхности проводника, обращенной к
индуктору. При малом зазоре h между индукто-
ром и деталью (h ≤ 2—4 мм) ширина зоны на-
грева на поверхности детали определяется про-
екцией диаметра индуктора. В случае ярко вы-
раженного эффекта близости можно предполо-
жить, что индукционный ток в детали протека-
ет только в малой зоне, ограниченной глубиной
проникновения и размерами индуктора, сопро-
тивление которой равно
ä ,
l
R
L
(10)
где l — периметр детали;
L — ширина зоны нагрева.
Электрическое сопротивление току ВЧ в зоне
нагрева можно определить из предположения,
что ширина зоны нагрева при малой величине
зазора h определяется проекцией диаметра ин-
дуктора Dи на нагреваемую поверхность, а ее
длина — длиной окружности πNDд для кру-
глой детали и периметром Nl для прямоуголь-
ной (рис. 2):
3
ä
è
2 10 ,
Nl
R f
D
(11)
где N — число витков индуктора.
Используя магнитопровод определенной кон-
струкции, можно создавать концентрацию сило-
вых линий поля на заданной поверхности нагре-
ва проводящего тела (рис. 3).
Рис. 2. Схема ВЧ-нагрева при эффекте близости:
1, 2 — детали; 3 — зона нагрева; 4 — индуктор
Dи
L
Ddh
1 4
3
2
Рис. 3. Êонцентрация магнитного поля с помощью
магнитопровода:
1 — магнитопровод; 2 — индуктор; 3 — нагреваемое тело
1
3
2
I1
I2
H
Φ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 3
6 ISSN 2225-5818
ÑÎÂÐÅÌÅÍÍÛÅ ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ
Îптимизация параметров ÂЧ-нагрева
корпусов микроблоков
Параметры ВЧ-нагрева были оптимизирова-
ны для СВЧ-микроблока, корпус которого изго-
товлен из алюминиевого сплава Ä16Т фрезеро-
ванием в мелкосерийном производстве или ли-
тьем под давлением (рис. 4).
Äля герметизации корпуса пайкой легко-
плавкими припоями на его поверхность нанесе-
но многослойное покрытие: никель — 15 мкм,
медь — 6 мкм, покрытие олово-висмут толщи-
ной 8—9 мкм.
В измерительной рамке наводится ЭÄС, вели-
чина которой равна
ε = μ0ωNπR2H, (13)
где μ0 = 4π∙10–7 Гн/м;
ω — круговая частота;
r — радиус контура круглой рамки.
Äля квадратной рамки формула для расчета
напряженности поля имеет вид [8]
5
2 2
(Â)
1,26 10 ,
(ÌÃö) (ìì )
H
f a N
А/м, (14)
где а — длина стороны рамки.
Зависимость от времени температуры в зоне
пайки припоем ПОС 61 крышки с корпусом,
измеренной с помощью термопары, для раз-
личных конструкций индуктора приведены на
рис. 6, а. Их анализ показывает, что примене-
ние ферритового ма гнитопровода внутри ин-
дуктора повышает напряженность магнитно-
го поля в 1,2—1,3 раза за счет концентрации
его силовых линий (рис. 6, б), при этом ско-
рость нагрева увеличивается во столько же раз.
Рис. 4. Различные конструктивные исполнения
микроблоков
Схема ВЧ-нагрева для герметизации корпусов
микроблоков представлена на рис. 5. Индуктор
токов ВЧ был изготовлен из медной трубки ди-
аметром 5 мм и содержал 6 витков.
Измерительная рамка размещается как вну-
три индуктора, так и внутри корпуса микробло-
ка и соединяется с электронным вольтметром.
Рис. 5. Схема ВЧ-нагрева для герметизации корпу-
сов микроблоков:
1 — основание; 2 — корпус; 3 — крышка; 4 — ин-
дуктор; 5 — магнитопровод; 6 — измерительная рам-
ка; 7 — микроплата; 8 — термопара; 9 — переключа-
тель; ВЧГ — ВЧ-генератор; ЭВ — электронный воль-
тметр; ТРМ-210 — цифровой измеритель-регулятор тем-
пературы
Рис. 6. Зависимости температуры в зоне ВЧ-пайки
от времени (а) и напряженности магнитного поля от
мощности ВЧ-генератора (б), полученные при ис-
пользовании индуктора без магнитопровода (1) и с
ферритовым магнитопроводом (2)
а)
Т
ем
пе
ра
ту
ра
,
°С
200
140
80
20
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Время, c
2
1
б)
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
Мощность ВЧ-генератора, кВт
7,7
6,3
4,9
3,5
2,1
0,7
2
1
Н
ап
ря
ж
ен
н
ос
ть
м
аг
н
и
тн
ог
о
по
ля
,
м
А
/
м
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 3
7ISSN 2225-5818
ÑÎÂÐÅÌÅÍÍÛÅ ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ
Заключение
Таким образом, для эффективного ВЧ-
нагрева корпусов микроблоков из диамагнитных
материалов в процессе их герметизации пайкой
легкоплавкими припоями необходимо правиль-
но выбирать частоту электромагнитного поля,
чтобы исключить повреждение электронного
устройства в результате наводок, а также кон-
струкцию индуктора (число витков, наличие маг-
нитопровода). Этим условиям удовлетворяет ди-
апазон частот 0,4—2,0 МГц, в котором на глу-
бине проникновения электромагнитного поля в
материал корпуса, равной четырехкратной тол-
щине скин-слоя, напряженность поля ослабля-
ется в 152 раза по сравнению с поверхностью, в
этом случае ее величина значительно ниже на-
пряженности наводок, приводящих к деграда-
ции элементов.
Äля повышения эффективности ВЧ-нагрева
необходима концентрация тока индуктора на
поверхности корпуса, обращенной к индукто-
ру, что достигается за счет применения магни-
топровода из феррита.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИÊИ
1. Êлимачев И. И., Иовдальский И. И. СВЧ ГИС.
Основы технологии и конструирования. — Москва:
Техносфера, 2006.
2. Lanin V.L. High-Frequency Electromagnetic Heating
for Soldering in Electronics // Circuits and Systems.—
2012.— N 3.— P. 238—241.— https://doi.org/10.4236/
cs.2012.33033.
3. Rapoport E., Pleshivtseva Y. Optimal control of
induction heating processes.—USA, NY: CRC Press, 2007.
4. Ricketts L.W., Bridges J.E., Miletta J. EMP radiation
and protective techniques. USA, NY: Join Wiley&Sons, Inc.,
1976.
5. Êлючник А. В., Пирогов Ю. А., Солодов А. В.
Обратимые отказы интегральных микросхем в полях ра-
диоизлучений // Журнал радиоэлектроники.— 2013.—
№ 1.— http://www.modtop.ru/node/33849
6. Êувалдин А. Б. Особенности расчета параметров
электромагнитного нагрева в ферромагнитной стали //
Промышленный электрообогрев и электроотопление.—
2014.— № 2.— С. 26—30.
7. Metaxas A. C. Foundation of Electroheat.— USA, NY:
John Willey @ Sons, Inc., 1996.
8. Ланин В. Л., Äостанко А. П., Телеш Е. В. Форми-
рование токопроводящих контактных соединений в издели-
ях электроники.— Минск: Издательский центр БГÓ, 2007.
Äаòа посòуплеíия рукописи
в редакцию 30.05 2018 г.
В. Л. ЛАНІН, Ю. М. ГРИЩЕНКО
Республіка Білорусь, м. Мінськ,
Білоруський державний університет інформатики та радіоелектроніки
E-mail: vlanin@bsuir.by
ГЕРМЕТИЗАЦІЯЇ ПАЯННЯМ КОРПУСІВ МІКРОБЛОКІВ
З ÄІАМАГНІТНИХ СПЛАВІВ З ВИÊОРИСТАННЯМ
ВИСОÊОЧАСТОТНОГО НАГРІВÓ
Осíовíими òрудíощами засòосуваííя ВЧ-íагріву для процесів гермеòизації паяííям корпусів мікроблоків
з алюміíієвих сплавів є íизький ККÄ íагріву, òривалісòь процесу і зíачíе íагріваííя елекòроííого мо-
дуля, що гермеòизуєòься, під час процесу паяííя.
Меòою робоòи є опòимізація парамеòрів ВЧ-íагріву в процесі гермеòизації паяííям легкоплавкими при-
поями корпусів НВЧ-мікроблоків з діамагíіòíих сплавів за рахуíок ефекòивíого викорисòаííя фізичíих
явищ високочасòоòíого íагріву.
Ефекòи ВЧ-íагріву — поверхíевий, близькосòі і коíцеíòрації силових ліíій елекòромагíіòíого поля
— були засòосоваíі для паяííя НВЧ-мікроблоків в корпусах з діамагíіòíих сплавів. Äля забезпечеííя
еíергоефекòивíосòі òа продукòивíосòі процесу гермеòизації паяííям легкоплавкими припоями корпусів
НВЧ-мікроблоків опòимізоваíо часòоòу елекòромагíіòíого поля і коíсòрукцію іíдукòора.
В процесі паяííя мікроелекòроííих присòроїв, що місòяòь всередиíі корпусу елекòроííі компоíеíòи,
чуòливі до елекòричíої складової поля, еíергія елекòромагíіòíого поля всередиíі корпусу має буòи
зíачíо меíше еíергії деградації елемеíòів, при цьому скіí-шар сягає глибиíи проíикíеííя поля, яка
еквівалеíòíа чоòирьом зíачеííям òовщиíи корпусу.
Äля підвищеííя ефекòивíосòі ВЧ-íагріву íеобхідíа коíцеíòрація сòруму іíдукòора íа поверхíі кор-
пусу, зверíеíої до іíдукòора, що досягаєòься за рахуíок засòосуваííя магíіòопроводу з фериòу.
Засòосуваííя фериòового магíіòопроводу всередиíі іíдукòора підвищує íапружеíісòь магíіòíого поля
завдяки коíцеíòрації силових ліíій магíіòíого поля в 1,2—1,3 рази.
Äля ВЧ-паяííя опòимальíим є діапазоí часòоò 0,4—2,0 МГц, в якому íа глибиíі проíикíеí-
íя елекòромагíіòíого поля в маòеріал корпусу, що дорівíює чоòирикраòíій òовщиíі скіí-шару,
íапружеíісòь поля послаблюєòься в 152 рази в порівíяííі з поверхíею.
Ключові слова: високочасòоòíий íагрів, ефекòи íагріву, гермеòизація корпусу мікроблоків, паяííя.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2018, ¹ 3
8 ISSN 2225-5818
ÑÎÂÐÅÌÅÍÍÛÅ ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ
V. L. LANIN, Yu. N. GRISHCHENKO
Belarus, Minsk,
Belarusian State University of Informatics
and Radioelectronics
E-mail: vlanin@bsuir.by
SEALING BY SOLDERING OF MICROBLOCK PACKAGES MADE
OF DIAMAGNETIC ALLOYS USING HIGH-FREQUENCY HEATING
The main difficulties of application of high-frequency (HF) heating for sealing by soldering of microblock
packages made of aluminum alloys is the low efficiency of heating, long processing time and considerable
heating of the internal electronic module while sealing.
The purpose of this study was to use effectively the physical phenomena of HF heating in order to optimize
the HF heating parameters of sealing by soldering using fusible solders of microwave microblock packages
made of diamagnetic alloys.
Effects of HF heating (superficial, proximity and concentration of power lines) of the electromagnetic field
are applied to sealing using soldering of microwave microblock packages made of diamagnetic alloys. The
optimized parameters of HF heating provide energy efficiency and productivity of sealing: frequency of the
electromagnetic field and the inductor design.
When soldering microelectronic devices containing electronic parts sensitive to the electric field component,
the energy of electromagnetic field in the package should be significantly lower than the energy of elements
degradation, in which case the skin layer reaches the field penetration depth which is equal to 4 package
thickness values. In order to increase the HF heating efficiency, there should be a concentration of the
inductor current on the package surface facing the inductor, which is done by using a ferrite magnetic core.
Using a ferrite magnetic core inside the inductor concentrates tension of magnetic field due to concentration
of power lines of magnetic field in 1,2-1,3 times.
The optimal frequency range for HF soldering is 0,4—2,0 MHz when at electromagnetic field penetration
depth into the material of the package equal to 4 thickness values of the skin layer, the field strength is 152
times weaker in comparison with the surface.
Keywords: high-frequency heating, heating effects, sealing, microblock, soldering.
DOI: 10.15222/TKEA2018.3.03
UDC 621.365(075.6)
REFERENCES
1. Klimachev I.I., Iovdalysky I.I. SVHc GIS. Osnovy
tecnologii i konstruirovanija [Microwave Hybrid Integrated
Circuits. Bases of Technology and Designing]. Moscow,
Technosphera, 2006, 351 p. (Rus)
2. Lanin V.L. High-Frequency electromagnetic heating
for soldering in electronics. Circuits and Systems, 2012,
no. 3, pp. 238-241. https://doi.org/10.4236/cs.2012.33033.
3. Rapoport E., Pleshivtseva Y. Optimal Control of
Induction Heating Processes.USA, NY, CRC Press, 2007,
341 p.
4. Ricketts L.W., Bridges J.E., Miletta J. EMP Radiation
and Protective Techniques. USA, NY, Join Wiley&Sons,
Inc., 1976.
5. Kluchnic A.V., Pirogov J.A., Solodov A.V. [Reversible
refusals of integrated circuits in fields of radio emissions].
Radio Electronic Journal, 2013, no. 1. (Rus)
6. Kuvaldin A.B. Calculation features of electromagnetic
heating parameters in ferromagnetic steel. Industrial electrical
heating and electroheating, 2014, no. 2, pp. 26-30, http://
www.modtop.ru/node/33849. (Rus)
7. Metaxas A.C. Foundation of electroheat. USA, NY,
John Willey @ Sons, 1996.
8. Lanin V.L., Dostanko A.P., Telesh E.V. Formirovanie
tokoprovodyashchikh kontaktnykh soedinenii v izdeli-
yakh elektroniki [Formation of Current-Carrying Contact
Connection in Electronics Products]. Minsk, Publ. center of
the BSU, 2007, 574 p. (Rus)
Îписание статьи для цитирования:
Ланин В. Н., Грищенко Ю. Н. Герметизация пайкой кор-
пусов микроблоков из диамагнитных сплавов с приме-
нением высокочастотного нагрева. Технологияиконструи
рованиевэлектроннойаппаратуре,2018,№3,с.3—8.http://
dx.doi.org/10.15222/TKEA2018.3.03
Cite the article as:
Lanin V. L., Grishchenko Yu. N. Sealing by soldering
of microblock packages made of diamagnetic alloys using
high-frequency heating. Tekhnologiya i Konstruirovanie
v Elektronnoi Apparature, 2018, no. 3, pp. 3-8. http://
dx.doi.org/10.15222/TKEA2018.3.03
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-150262 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2225-5818 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T18:47:23Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ланин, В.Л. Грищенко, Ю.Н. 2019-04-03T17:29:11Z 2019-04-03T17:29:11Z 2018 Герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева / В.Л. Ланин, Ю.Н. Грищенко // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2018. — № 3. — С. 3-8. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2018.3.03 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/150262 621.365(075.6) Для герметизации корпусов СВЧ микроблоков из диамагнитных сплавов с помощью пайки применены эффекты высокочастотного нагрева — поверхностный, близости и концентрации силовых линий электромагнитного поля. Оптимизированы параметры высокочастотного нагрева, обеспечивающие энергоэффективный и производительный процесс герметизации пайкой легкоплавкими припоями корпусов СВЧ микроблоков. Метою роботи є оптимізація параметрів ВЧ нагріву в процесі герметизації паянням легкоплавкими припоями корпусів НВЧ мікроблоків з діамагнітних сплавів за рахунок ефективного використання фізичних явищ високочастотного нагріву. The purpose of this study was to use effectively the physical phenomena of HF heating in order to optimize the HF heating parameters of sealing by soldering using fusible solders of microwave microblock packages made of diamagnetic alloys. ru Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Технология и конструирование в электронной аппаратуре Современные электронные технологии Герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева Герметизація пайкою корпусів мікроблоків з діамагнітних сплавів з використанням високочастотного нагріву Sealing by soldering of microblock packages made of diamagnetic alloys using high-frequency heating Article published earlier |
| spellingShingle | Герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева Ланин, В.Л. Грищенко, Ю.Н. Современные электронные технологии |
| title | Герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева |
| title_alt | Герметизація пайкою корпусів мікроблоків з діамагнітних сплавів з використанням високочастотного нагріву Sealing by soldering of microblock packages made of diamagnetic alloys using high-frequency heating |
| title_full | Герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева |
| title_fullStr | Герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева |
| title_full_unstemmed | Герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева |
| title_short | Герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева |
| title_sort | герметизация пайкой корпусов микроблоков из диамагнитных сплавов с применением высокочастотного нагрева |
| topic | Современные электронные технологии |
| topic_facet | Современные электронные технологии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/150262 |
| work_keys_str_mv | AT laninvl germetizaciâpaikoikorpusovmikroblokovizdiamagnitnyhsplavovsprimeneniemvysokočastotnogonagreva AT griŝenkoûn germetizaciâpaikoikorpusovmikroblokovizdiamagnitnyhsplavovsprimeneniemvysokočastotnogonagreva AT laninvl germetizacíâpaikoûkorpusívmíkroblokívzdíamagnítnihsplavívzvikoristannâmvisokočastotnogonagrívu AT griŝenkoûn germetizacíâpaikoûkorpusívmíkroblokívzdíamagnítnihsplavívzvikoristannâmvisokočastotnogonagrívu AT laninvl sealingbysolderingofmicroblockpackagesmadeofdiamagneticalloysusinghighfrequencyheating AT griŝenkoûn sealingbysolderingofmicroblockpackagesmadeofdiamagneticalloysusinghighfrequencyheating |