Aprovechamiento de Entornos de Vacío para la Producción Avanzada de Dispositivos Electrónicos

Extraiga, Selle y Olvídese

Con la invención de la bombilla incandescente y los tubos de vacío hace más de un siglo, el vacío se convirtió en una herramienta importante en la manufactura. Hoy, la humilde bombilla está siendo desafiada por las CFL y LED. Y gracias a la rentabilidad, tamaño compacto y mejor eficiencia y fiabilidad de la electrónica digital y semiconductores, los tubos de vacío son en gran parte cosa del pasado (aparte de algunas aplicaciones de nicho).

Sin embargo, el proceso de crear una atmósfera de vacío sigue muy vivo — de hecho, es una parte vital de la fabricación de componentes electrónicos.

Producción repetida vs. única de una atmósfera de vacío

Hay varias aplicaciones en las que se extrae un vacío repetidamente para lograr una tarea. Algunos ejemplos incluyen bobinas de metalización al vacío usadas en recubrimiento de superficies de productos; un microscopio electrónico de barrido (SEM), que opera en vacío; sistemas de bombeo usados para mover combustible u otros líquidos; e incluso la aspiradora común, aunque como típicamente produce solo suficiente succión para reducir la presión del aire en un 20%, es solo un vacío parcial, en el mejor de los casos.

Sin embargo, hay otro uso de la atmósfera de vacío — específicamente, los diversos procesos de manufactura donde se quiere extraer un vacío una vez, sellarlo y nunca tener que darle una segunda pensada. Esta producción única de una atmósfera de vacío se usa en aplicaciones que requieren un constructo de vidrio sellado sin puntos de entrada o salida.

Cámaras de vacío y vacíos lineales

Una atmósfera de vacío se crea generalmente de dos formas — usando una cámara de vacío o un dispositivo de vacío lineal. Con una cámara de vacío, una bomba se usa para remover aire y otros gases de un recinto rígido (usualmente metálico), resultando en un ambiente de baja presión dentro de la cámara. Este tipo de atmósfera de vacío se usa comúnmente para experimentos físicos y pruebas de dispositivos que necesitan funcionar en un ambiente sin aire (como el espacio exterior), así como para procesos como deposición al vacío y secado al vacío. También proporciona un ambiente libre de aire y contaminantes que es esencial para la fabricación de semiconductores.

Además, como mencionamos en nuestro último blog, una cámara de vacío puede usarse en el proceso único de encapsulado (potting) para crear un sello libre de vacíos alrededor de componentes electrónicos, como los semiconductores usados en relés de estado sólido. El sellado hermético único de dispositivos semiconductores de potencia también puede lograrse posicionando un chip semiconductor en la cavidad de un paquete, extrayendo un vacío y luego sellando el paquete con una tapa de cerámica o metal.

Esto nos lleva al vacío lineal, en el que se extrae un vacío usando una bomba de vacío externa conectada a un dispositivo mediante tubos capilares, que luego se sella. Este tipo de atmósfera de vacío es responsable de la capa de aislamiento térmico en el termo que usaba para llevar a la escuela. En el mundo de HVAC, la fabricación de un sistema de calefacción o refrigeración usa un vacío lineal para formar una barrera térmica, así como para purgar la unidad de aire y otros gases, humedad y contaminantes que podrían comprometer la operación y rendimiento del sistema. (Además, los sistemas de aire acondicionado o refrigeración que han sido abiertos al ambiente circundante durante la instalación o servicio también deben evacuarse adecuadamente, usando bombeo de vacío para desgasificar y deshidratar el sistema.)

El uso de tubos capilares para una atmósfera de vacío

Los tubos capilares pueden proporcionar la pared muy gruesa y el diámetro interior (DI) pequeño requeridos para el proceso de extraer una atmósfera de vacío. Para este propósito, el metal elegido para el tubo capilar debe ser lo suficientemente blando para formarse fácilmente con calor y capaz de ser engarzado para formar un sello hermético y libre de fugas. Además, necesita asegurarse de que el tubo capilar tenga:

• Un DI muy limpio, sin rebabas, residuos u obstrucciones que puedan obstruir el tubo o contaminar la producción
• Sin fugas en el diámetro exterior (DE)
• Sin fugas en el DI después de extraer el vacío
• La capacidad de unirse metalúrgicamente a sí mismo para formar un auto-sello hermético

Combinar buen diseño e inspección cuidadosa de piezas ayuda mucho a asegurar que una atmósfera de vacío sea hermética. Trabajar con los socios adecuados también ayuda a asegurar que las piezas y procesos se prueben a lo largo de la cadena de suministro, para satisfacer sus necesidades de manufactura, plazos de producción y estándares de calidad.

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