本文關鍵詞：Spindt型場發(fā)射陣列陰極的焊接技術研究

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【摘要】：Spindt型陰極是十分理想的電子源,它所制造的真空微電子器件兼有固體器件和電真空器件的特點,是一種工作在場致發(fā)射下的冷陰極,可實現(xiàn)瞬時啟動,其具有抗輻射、大功率、體積小和集成化等優(yōu)點。但該陰極不能直接應用于實際中,由于陰極本身很脆,遭到外界摩擦膨脹后容易破壞,并且無法通電。因此,需要在硅片焊接鉬片,鉬具有熱膨脹系數(shù)低,熱傳導率高,電阻率低,耐高溫,化學性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。其一方面可起到保護硅片的作用,便于陰極的固定;另一方面陰極需要外部電路供電,以實現(xiàn)陰極發(fā)射電子的功能。由于焊料易使硅片撕裂,所以采用在硅片上鍍一層鉬保護層,起到阻隔釬料的作用。利用仿真軟件模擬分析與試驗相結合的方法,研究釬焊工藝參數(shù)降溫速度、釬焊溫度、施加壓力、釬料層厚度和鉬層厚度對釬焊的影響,利用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡和能譜分析儀對接頭進行檢測。最后還對部分式樣進行了熱疲勞試驗。本文研究的主要內(nèi)容和結論如下:(1)利用ANSYS軟件模擬仿真釬焊,研究降溫速度、釬焊溫度、施加壓力和釬料層厚度對釬焊的影響。由模擬分析得:最大等效應力先隨著降溫速度的增大而增大,當達到某一值時,其最大等效應力隨之減低,當降溫速度超過25℃/min時,其最大等效應力水平很低;隨著釬焊溫度的升高,其最大等效應力隨之減小,當達到850℃附近時,釬焊最大等效應力又隨著釬焊溫度的升高而增大;在焊接件上施加壓力時其最大等效應力值最小,隨著施加壓力的增大,其應力也隨之變大;隨著釬料厚度的增大,其最大等效應力也隨著增大。(2)顯微結構分析表明,在硅上鍍一層鉬,可以有效的改善接頭的質(zhì)量。母材、鍍層和釬料均會發(fā)生一定程度的擴散,當釬料擴散到鍍層時,結合良好;當釬料擴散至母材硅時,結合很差。所以希望在保證鍍鉬層結合良好的情況下,盡可能的增加鍍層鉬的厚度。(3)對釬焊接頭的熱疲勞試驗表明:在0到400的溫度范圍內(nèi)施加熱循環(huán),循環(huán)次數(shù)為20次后,由掃描電子顯微鏡可以看出,鍍層與基體和焊縫結合良好。通過軟件仿真與實驗驗證,釬焊接頭檢測結果與仿真模擬結果吻合。證明了本方案的可行性,促進了有限元法在釬焊中的應用,為硅釬焊提供了技術指導,擴大了硅材料在工程中的應用。
【關鍵詞】：場發(fā)射 硅 鉬 釬焊 應力
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG44
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 選題背景10-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 Spindt型場發(fā)射陣列陰極的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 焊接技術研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 焊接數(shù)值模擬國內(nèi)外研究概況14-18
• 1.3 研究目的與意義18
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容與結構安排18-20
• 1.4.1 本論文主要研究內(nèi)容18-19
• 1.4.2 本論文的結構安排19-20
• 第二章 釬焊熱應力仿真建模20-29
• 2.1 有限元法介紹20
• 2.2 ANSYS軟件介紹20-21
• 2.3 焊接過程中溫度場分析的理論基礎21-23
• 2.3.1 傳熱學經(jīng)典理論21
• 2.3.2 釬焊溫度場問題的基本方程21-23
• 2.4 焊接過程中應力場分析的理論基礎23-28
• 2.5 本章小結28-29
• 第三章 Spindt型陰極焊接模擬29-48
• 3.1 ANSYS模擬仿真流程29-33
• 3.2 釬焊溫度場分析33-38
• 3.2.1 釬焊溫度場分布34-36
• 3.2.2 焊件上各節(jié)點的溫度時間變化歷程36-38
• 3.3 釬焊應力場結果分析38-47
• 3.3.1 釬焊應力分布狀況39-42
• 3.3.2 降溫速度影響42-43
• 3.3.3 釬焊溫度的影響43-45
• 3.3.4 壓力影響45-46
• 3.3.5 釬料層厚度影響46-47
• 3.4 本章小結47-48
• 第四章 硅鉬的釬焊試驗48-60
• 4.1 硅鉬的釬焊原理48-49
• 4.2 實驗條件及前期處理49-52
• 4.2.1 實驗設備49-50
• 4.2.2 實驗材料及處理50-52
• 4.3 釬焊試驗52-59
• 4.3.1 鈦粉末法52-54
• 4.3.2 蒸鍍釬料法54-55
• 4.3.3 鍍鉬層法55-59
• 4.4 本章小結59-60
• 第五章 釬焊接頭的質(zhì)量檢測60-77
• 5.1 釬焊接頭的檢測技術60
• 5.2 宏觀組織觀察60-64
• 5.3 接頭區(qū)顯微分析64-73
• 5.3.1 接頭區(qū)微觀結構（SEM）分析64-67
• 5.3.2 接頭區(qū)金相顯微鏡分析67-69
• 5.3.3 接頭區(qū)元素分布（EDS）分析69-73
• 5.4 Spindt型場發(fā)射陣列陰極的熱疲勞性能73-76
• 5.4.1 實驗方案74-75
• 5.4.2 實驗結果及分析75-76
• 5.5 本章小結76-77
• 第六章 研究結論與展望77-80
• 6.1 研究結論77-78
• 6.2 硅鉬焊接技術展望78-80
• 致謝80-81
• 參考文獻81-86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：847278