Теоретические и экспериментальные исследования результатов воздействия ленточного электронного потока на поверхность подложек из стекла К-208

• Автор: Якушев, Валерий Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 144 с. : ил

4 Практические мероприятия по улучшению качества
обработки входных окон в иди конов
4.1 Модернизация установки электронно-лучевой обработки
входных окон видиконов
4.2 Разработка устройства управления мощностью электронного луча
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Объектом исследования настоящей работы является поверхность подложек, используемых для изделий электронной техники и изменение их поверхностных свойств в результате воздействия ленточных электронных потоков. Под воздействием понимается плавление поверхностного слоя подложки с последующей его кристаллизацией. Отметим, что данная задача относится к области физики конденсированного состояния. При проведении модельных испытаний используются подложки из таких материалов как германий, кремний, медь, ситалл СТ-50-1. Однако основное внимание уделяется подложкам из стекла К-208 и выбор этот обусловлен практической направленностью работы. Подложки из стекла К-208 используются в качестве входных окон видиконов. Поэтому решение задач, которые ставятся в настоящей работе, имеет практическую ценность в плане совершенствования технологии электронно-лучевой обработки входных окон видиконов.
Используемое для подложек входных окон видиконов стекло К-208 имеет следующий химический состав: 8102 - 72%; КдО - 10,5%; КагО - 7,2%; ВгОз - 8,2%; Аб20з - 0,20%; СаОг - 1,55%; М^О - 0,45%. Из-за сравнительно большого содержания щелочных компонентов оно относится к группе щелочесиликатных стекол. Типичным для стекол данной группы является то, что щелочные ионы присутствуют в структуре стекла не как отдельные индивидуумы, а по причине их лучшей координации, согласно Дитцелю [1], как “скопления”. На поверхности такие скопления обогащаются, а в приповерхностной области создается обедненный слой. Обогащение поверхности появляется, когда имеются свободные энтальпии сегрегации, а обеднение объясняется отсутствием транспорта подвижных компонентов по отношению к диффузионным потокам на поверхности [2]. Данные явления изучены достаточно хорошо. В частности, приведенные в [3] - [4] профили концентрационных кривых, наглядно иллюст-

рируют сказанное. Из данных кривых видно, что равновесные концентрации достигаются на глубинах свыше 40 - 60 нм. Таким образом, обогащение поверхности стекла щелочными ионами явление типичное. Само положение щелочных ионов на поверхности энергетически более выгодно [5].
Известно с другой стороны, что именно щелочные компоненты стекла обладают достаточно высокой подвижностью и летучестью. Это приводит к тому, что поверхность щелочесиликатного стекла чувствительна к различным видам обработки. В частности в [3] показано, что при одном и том же виде обработки (полирование абразивом), если использовать различные полировальные жидкости (вода или этиловый спирт) степень модификации поверхности различна. Известно так же, что даже длительное воздействие воды приводит к изменению химического состава поверхности - выщелачиванию. Если же обработка поверхности стекла сопровождается нагревом, это приводит к улетучиванию с поверхности легколетучих компонентов, в том числе щелочных. Данный вопрос детально рассмотрен в [6] применительно к поверхности обработанной огневой полировкой. В этой работе наглядно показано, что тепловая обработка улучшает свойства поверхности изделий. Удаление щелочей из поверхностного слоя стекла ведет к упорядочению его структуры. Формируемый при этом кремнистый слой с более высокой температурой размягчения снижает подвижность ионов и ограничивает процесс диффузии. Это улучшает химическую стойкость поверхности стекла. Кроме того, за счет разницы ТКР в поверхностном слое и объеме стекла, в поверхности развиваются напряжения сжатия, что, в целом, приводит к упрочнению изделия. Все отмеченные изменения поверхностных свойств стекла являются достаточно целесообразными. Поэтому выщелачивание поверхности щелочесиликатных стекол проводят, зачастую, целенаправленно для улучшения поверхностных свойств стекла.
Наиболее широко применяют на практике метод химического выщелачивания, который заключается в воздействии на поверхность различного рода реагентами [7] - [10]. Щелочные ионы стекла, вступая во взаимодействие с реа-
0,1 мкм
Рисунок 2.1 - Поверхность стеклянной подложки после механической полировки

0,15 мкм
Рисунок 2.2 - Поверхность стеклянной подложки после механической полировки