Utilización de una atmósfera de vacío en la fabricación de dispositivos electrónicos

Tíralo, séllalo y olvídalo

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 fabricación. Hoy en día, las lámparas fluorescentes compactas y las luces LED desafían la supremacía de la humilde bombilla. Y gracias a la rentabilidad, el tamaño compacto y la eficiencia y confiabilidad mejoradas de la electrónica digital y los semiconductores, los tubos de vacío son en gran parte cosa del pasado (aparte de algunas aplicaciones de nicho).

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

Producción repetida versus única de una atmósfera de vacío

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

Sin embargo, hay otro uso de la atmósfera de vacío:específicamente, los diversos procesos de fabricación en los que desea hacer un vacío una vez, sellarlo y nunca tener que pensarlo dos veces. Esta producción única de una atmósfera de vacío se usa en aplicaciones que requieren una construcción de vidrio sellada sin puntos de entrada o salida.

Cámaras de vacío y vacíos lineales

Una atmósfera de vacío generalmente se crea de dos maneras:utilizando una cámara de vacío o un dispositivo de vacío lineal. Con una cámara de vacío, se usa una bomba para eliminar el aire y otros gases de un recinto rígido (generalmente de metal), lo que da como resultado un entorno 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 entorno sin aire (como el espacio exterior), así como para procesos como la deposición al vacío y el 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, se puede usar una cámara de vacío en el proceso de encapsulado (encapsulado) de una sola vez para crear un sello sin vacío alrededor de los componentes electrónicos, como los semiconductores que se usan en los relés de estado sólido. El sellado hermético de una sola vez de los dispositivos semiconductores de potencia también se puede lograr colocando un troquel de semiconductor en la cavidad de un paquete, haciendo vacío y luego sellando el paquete con una tapa de cerámica o metal.

Esto nos lleva al vacío lineal, en el que se genera un vacío utilizando una bomba de vacío externa conectada a un dispositivo a través de un tubo capilar, que luego se sella. Este tipo de atmósfera de vacío es la responsable de la capa de aislamiento térmico del termo que llevabas al colegio. En el mundo de HVAC, la fabricación de un sistema de calefacción o refrigeración utiliza 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 el funcionamiento y el rendimiento del sistema. (Además, los sistemas de aire acondicionado o refrigeración que se han abierto al entorno circundante durante la instalación o el servicio también se deben evacuar adecuadamente, utilizando bombas 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 (ID) pequeño necesarios para el proceso de extracción de una atmósfera de vacío. Para este propósito, el metal elegido para el tubo capilar debe ser lo suficientemente blando para que se pueda termoformar fácilmente y se pueda engarzar para formar un sello hermético y sin fugas. Además, debe asegurarse de que el tubo capilar tenga:

• Un ID muy limpio, sin rebabas, residuos ni obstrucciones que puedan obstruir el tubo o contaminar la producción
• Sin fugas en el diámetro exterior (OD)
• No hay fugas de identificación después de extraer el vacío
• La capacidad de unirse metalúrgicamente a sí mismo para formar un autosellado sin fugas

La combinación de un buen diseño y una inspección cuidadosa de las piezas contribuye en gran medida a garantizar que una atmósfera de vacío sea hermética. Trabajar con los socios adecuados también ayuda a garantizar que las piezas y los procesos se prueben a lo largo de la cadena de suministro para satisfacer sus necesidades de fabricación, los plazos de producción y los estándares de calidad.

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