Термообработка
Термообрабо́тка (термическая обработка), тепловое воздействие на материалы для целенаправленного изменения их физико-химических свойств. В производстве изделий электронной техники термообработке подвергаются заготовки, детали и готовые изделия из металлов и сплавов, полупроводниковых материалов, пластмассы, керамики и др. При термообработке свойства материала изделия изменяются по всему объёму (поверхности) или локально, на отдельных участках. Иногда нагрев сочетают с химическими, механическими‚ магнитными, электрическими и другими воздействиями. Термообработка применяется также как вспомогательная операция, например для дубления резиста на подложке в процессе литографии. В технологии изготовления изделий электронной техники применяют обжиг, отжиг, вжигание, закалку, отпуск.
Обжиг – нагрев изделия до определённой температуры с последующей выдержкой, для целенаправленного изменения физико-химических свойств и/или состава его материала. Обычно обжиг проводят для удаления горючих компонентов из материалов. Так, например, выжигают органические связки в проводящих слоях при изготовлении печатных плат, керамических деталей (корпусов интегральных схем, подложек для гибридных интегральных схем и др.) методом порошковой металлургии, при формировании изолирующих покрытий подогревателей катодов в электровакуумных приборах; в большинстве подобных случаев обжиг сочетается со спеканием – соединением мелкозернистых и порошкообразных компонентов смеси в плотную монолитную массу под воздействием высокой температуры.
Отжиг – нагрев до заданной температуры, выдержка при этой температуре и последующее, обычно медленное, охлаждение. При отжиге происходит требуемое модифицирование материала изделия или заготовки, снимаются механические напряжения в них, изменяется однородность вещества по всему объёму или на отдельных участках. С помощью отжига осуществляется, например, термостабилизация тонкоплёночных резисторов, активируются примеси, введённые в кристалл полупроводника в процессе ионного легирования, снятие внутренних напряжений в стеклянных колбах для электровакуумных приборов и т. д.
Вжигание проводится для улучшения механического сцепления (иногда и электрического контакта) с подложкой нанесённого на неё покрытия (металлического слоя, плёнки); при этом одновременно происходит и частичная структурная стабилизация материала покрытия. Вжигание применяют, например, для создания плёночных алюминиевых проводников в полупроводниковых приборах и интегральных схемах. Часто вжигание совмещают с обжигом, например в процессе нагрева паст на подложках при изготовлении толстоплёночных гибридных интегральных схем.
Закалка (обычно металлов) – нагрев изделия с последующим быстрым охлаждением, что, как правило, связано с повышением твёрдости материала нагреваемого изделия. Применяется преимущественно при изготовлении технологической оснастки и инструментов.
Отпуск – нагрев ниже нижней критической точки, выдержка и медленное охлаждение закалённых деталей (главным образом из стали), в результате чего несколько уменьшается твёрдость и частично восстанавливается пластичность материала деталей (таким образом обеспечивается оптимальное сочетание твёрдости, пластичности и ударной вязкости материала).
Для термообработки обычно применяют печи, различающиеся конструкцией рабочего объёма (камерные, колпаковые и др.), заполняющей их рабочей средой (водородные, вакуумные, с нейтральной химической атмосферой), способом нагрева (электрические прямонакальные, индукционные и т. п.) и по другим признакам. С конца 1970-х гг. в производстве изделий электронной техники, особенно в технологии микроэлектроники, всё более широко применяется термообработка при помощи лазерного, оптического, ионного, электронного излучений; их использование позволило создать новое направление в технологии изделий электронной техники – импульсную термическую обработку.
Иногда термин «термообработка» употребляется применительно к любым технологическим процессам, связанным с нагревом, в том числе к сушке, радиационному нагреву, термическому окислению.