本文關(guān)鍵詞：Spindt型場(chǎng)發(fā)射陣列陰極的焊接技術(shù)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(diǎn),是一種工作在場(chǎng)致發(fā)射下的冷陰極,可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)啟動(dòng),其具有抗輻射、大功率、體積小和集成化等優(yōu)點(diǎn)。但該陰極不能直接應(yīng)用于實(shí)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(wú)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(dǎo)率高,電阻率低,耐高溫,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。其一方面可起到保護(hù)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(shí)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(hù)層,起到阻隔釬料的作用。利用仿真軟件模擬分析與試驗(yàn)相結(jié)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(duì)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(duì)接頭進(jìn)行檢測(cè)。最后還對(duì)部分式樣進(jìn)行了熱疲勞試驗(yàn)。本文研究的主要內(nèi)容和結(jié)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(duì)釬焊的影響。由模擬分析得:最大等效應(yīng)力先隨著降溫速度的增大而增大,當(dāng)達(dá)到某一值時(shí),其最大等效應(yīng)力隨之減低,當(dāng)降溫速度超過(guò)25℃/min時(shí),其最大等效應(yīng)力水平很低;隨著釬焊溫度的升高,其最大等效應(yīng)力隨之減小,當(dāng)達(dá)到850℃附近時(shí),釬焊最大等效應(yīng)力又隨著釬焊溫度的升高而增大;在焊接件上施加壓力時(shí)其最大等效應(yīng)力值最小,隨著施加壓力的增大,其應(yīng)力也隨之變大;隨著釬料厚度的增大,其最大等效應(yīng)力也隨著增大。(2)顯微結(jié)構(gòu)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(huì)發(fā)生一定程度的擴(kuò)散,當(dāng)釬料擴(kuò)散到鍍層時(shí),結(jié)合良好;當(dāng)釬料擴(kuò)散至母材硅時(shí),結(jié)合很差。所以希望在保證鍍鉬層結(jié)合良好的情況下,盡可能的增加鍍層鉬的厚度。(3)對(duì)釬焊接頭的熱疲勞試驗(yàn)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(jié)合良好。通過(guò)軟件仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,釬焊接頭檢測(cè)結(jié)果與仿真模擬結(jié)果吻合。證明了本方案的可行性,促進(jìn)了有限元法在釬焊中的應(yīng)用,為硅釬焊提供了技術(shù)指導(dǎo),擴(kuò)大了硅材料在工程中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：場(chǎng)發(fā)射 硅 鉬 釬焊 應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：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(chǎng)發(fā)射陣列陰極的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 焊接數(shù)值模擬國(guó)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?jī)?nèi)容與結(jié)構(gòu)安排18-20
• 1.4.1 本論文主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.4.2 本論文的結(jié)構(gòu)安排19-20
• 第二章 釬焊熱應(yīng)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(guò)程中溫度場(chǎng)分析的理論基礎(chǔ)21-23
• 2.3.1 傳熱學(xué)經(jīng)典理論21
• 2.3.2 釬焊溫度場(chǎng)問(wèn)題的基本方程21-23
• 2.4 焊接過(guò)程中應(yīng)力場(chǎng)分析的理論基礎(chǔ)23-28
• 2.5 本章小結(jié)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(chǎng)分析33-38
• 3.2.1 釬焊溫度場(chǎng)分布34-36
• 3.2.2 焊件上各節(jié)點(diǎn)的溫度時(shí)間變化歷程36-38
• 3.3 釬焊應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果分析38-47
• 3.3.1 釬焊應(yīng)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(jié)47-48
• 第四章 硅鉬的釬焊試驗(yàn)48-60
• 4.1 硅鉬的釬焊原理48-49
• 4.2 實(shí)驗(yàn)條件及前期處理49-52
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備49-50
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)材料及處理50-52
• 4.3 釬焊試驗(yàn)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(jié)59-60
• 第五章 釬焊接頭的質(zhì)量檢測(cè)60-77
• 5.1 釬焊接頭的檢測(cè)技術(shù)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(jié)構(gòu)（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(chǎng)發(fā)射陣列陰極的熱疲勞性能73-76
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)方案74-75
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析75-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 第六章 研究結(jié)論與展望77-80
• 6.1 研究結(jié)論77-78
• 6.2 硅鉬焊接技術(shù)展望78-80
• 致謝80-81
• 參考文獻(xiàn)81-86

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 代令;祁康成;林祖?zhèn)?陳文彬;李東方;;LaB_6場(chǎng)發(fā)射陣列犧牲層制備工藝[J];強(qiáng)激光與粒子束;2009年06期

2 姜幼卿;辜磊;劉建華;;厚板鋁合金YAG-MIG復(fù)合焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬[J];焊接學(xué)報(bào);2006年06期

3 劉衛(wèi)華,朱長(zhǎng)純,曾凡光,王琪琨,皇甫魯江;水溶膠法碳納米管薄膜及其場(chǎng)發(fā)射穩(wěn)定性和壽命[J];電子學(xué)報(bào);2005年11期

4 王娟,李亞江,吳會(huì)強(qiáng),劉強(qiáng);Fe_3Al/Q235異種材料擴(kuò)散焊工藝[J];焊接;2003年04期

5 張初冬;;焊接熱場(chǎng)的三維有限元分析[J];大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào);1992年03期

6 唐慕堯,樓志文,芮樹(shù)祥,忻鼎乾;單面焊時(shí)終端裂紋的研究[J];焊接學(xué)報(bào);1986年03期

7 陳楚;汪建華;楊洪慶;;水下焊接冷卻特性的有限元分析[J];海洋工程;1983年04期

8 陳楚,汪建華,楊洪慶;非線性焊接熱傳導(dǎo)的有限元分析和計(jì)算[J];焊接學(xué)報(bào);1983年03期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 黎江;三維焊接熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力演化虛擬分析技術(shù)研究[D];廣西大學(xué);2002年

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本文編號(hào)：847278