Радиочастотные схемы часто собираются на керамической плате (подложке). Цель эксперимента описанного ниже заключалась в том, чтобы проверить, можно ли самому (почти в домашних условиях) сделать керамические платы с хорошей адгезией и пайкой. Естественно не все будут иметь доступ к вакуумной печи, которая является необходимым оборудованием, если используется метод, описанный ниже.
Во-первых, надо купить сами керамические подложки. В данном случае они изготовлены из алундной керамики (также часто называемой высокоглиноземистым оксидом алюминия). Это керамика на основе оксида алюминия Al2O3. Следует предупредить, что такие подложки не дешевы, для покупки платы размером 30х50 мм нужно заплатить около 500 рублей. Эксперименты проводились и с меньшими пластинами, 20х30 мм. Толщина этих пластин составляет 1 мм.
Пластинки должны быть чистыми. Не прикасайтесь к ним пальцами, берите только пинцетом, предпочтительно накрытым пластиком на концах. Это предотвращает загрязнение плат и царапание металлическими концами пинцета. Если платы загрязнены, их следует протравить в концентрированной азотной кислоте, тщательно промыть в дистиллированной воде и затем прогреть в воздухе печи. Время горения – 20-40 минут. Если загрязнение только органического происхождения (например, от грязных пальцев) – достаточно только нагрева в духовке. В печи происходит обугливание органических загрязнителей, а затем окислительная атмосфера заставляет уголь превращаться в двуокись углерода и пластинка становится белоснежной. После отжига керамику следует медленно охлаждать. Естественно не прикасаясь к охлажденным платам пальцами.
Отдельно готовим пасту. Сначала смешаем ингредиенты: гидрида титана 2-3% по весу порошковый припой AgCu28 или AgCu21Ni2 97-98% по весу от 2 г / весом порошковой смеси и затем 10 капель нитроцеллюлозы в виде густого сиропа. Затем при перемешивании добавьте две капли диэтилоксалата (H5C2OOC-COOC2H5) и по каплям бутилацетат (CH3COO-C4H9), чтобы получить удовлетворительную консистенцию. Если зачерпнём пасту с помощью щетки, ее можно легко нанести на платы.
- Важно три фактора: сложные эфиры (бутилацетат и диэтилоксалат) должны быть сухими. Если они влажные, их следует перегнать перед использованием.
- Вторая важная вещь – тщательно перемешать пасту.
- Третьим важным вопросом является размер частиц припоя. Было бы хорошо, если бы это была фракция размером менее 50 микрон.
Нанесите пасту на плату. Пасту наносят в хорошо проветриваемом помещении – на открытом воздухе или под вытяжкой, чтобы вы не дышали эфирами без необходимости. Эфиры испаряются довольно быстро, поэтому паста тоже быстро сохнет.
Затем поместите пластину в вакуумную печь.
Печь с электронагревом пригодна для обжига керамической пасты. Эта печь имеет нагреватель из молибденовой проволоки диаметром 1 мм в виде спирали. Нагреватель окружен экраном из нескольких слоев листа молибдена (толщиной 0,1 мм). Внутри нагревателя имеется цилиндр из танталового листа с крышкой (также из листового металла толщиной 0,1 мм). В этот цилиндр вставлена керамическая плитка. Этот валик предотвращает вредное распыление молибдена из нагревателя на керамику.
Когда все будет готово, начнем накачку. Когда давление в духовке достигает значения 4-5х10 ^ -5 Tr, можно начать нагрев пластины.
Сначала установите мощность нагрева так, чтобы нагреватель имел красную температуру. Мы внимательно наблюдаем показания вакуумметра. Когда дисплей приближается к 10 ^ -4 Tr, мощность нагрева должна быть уменьшена. Важно не превышать это значение давления, потому что слой дорожки может быть плохим. Это связано со слишком высокой скоростью разложения гидрида титана. Затем нужно прогреть до температуры оранжевого свечения примерно 5 минут. Припой расплавится и хорошо прилипнет к керамике. Нагрев печи отключается и 40-60 минут ждём, пока печь остынет. Затем печь разгерметизируется и вы можете вытащить керамическую пластину.
Как видно, определенная зернистость металлического слоя связана с гранулированием припоя в пасте. Поэтому она должна быть очень маленькой.
