Базовый технологический способ изготовления МКП

На рисунке 3 показаны основные этапы базового технологического метода изготовления МКП, который сформировался в 70-х гг. с использованием основных принципов технологии жестких волоконно-оптических структур ВОП.

Метод состоит из следующих этапов:

- варка исходных стекол, резка их на заготовки, изготовление механической обработкой особо точных исходных комплектующих трубок и штабиков (ТИМО – трубка исходная механической обработки из стекла С87-2, ШИМО – штабик исходный механической обработки из стекла С78-5), а также колба спекания из стекла обрамления С78-4;

- изготовление перетяжкой (в масштабе примерно 1:50) исходных комплектов трубка-штабик (ТИМО-ШИМО) одножильных круглых стеклянных стержней (ОЖС), диаметр которых примерно 0,5-0,6 мм;

- сборка ОЖС в метровый шестигранный пучок ОЖС, размер которого по двойной апофеме составляет 35-45 мм;

- перетяжка пучка ОЖС (1:50) в многожильные стеклянные стержни (МЖС) шестиугольного сечения размером по двойной апофеме 0,7-0,8 мм;

- сборка блока МЖС (микроканального блока МКБ) в виде двенадцатигранника, длиной 50-100 мм и диаметром описанной окружности 20-30-45 мм (для типовых МКПО, применяемых в ЭОП);

- спекание МКБ в колбе из стекла обрамления в монолит при температурах порядка 600°С с приложением внешнего давления;

- резка спеченного МКБ на заготовки пластин, кругление, шлифовка, полировка, изготовление невытравленных заготовок (НВЗ) МКП с конструктивно-габаритными размерами конечной продукции;

- вытравливание опорной жилы НВЗ – изготовление вытравленных заготовок (ВЗ) МКП;

- термоводородное восстановление (ТВВ) заготовок – изготовление очувствленных ОВЗ заготовок МКП;

- металлизация торцов термическим испарением в вакууме;

- операции очистки (до и после металлизации, по необходимости);

- выходной контроль качества.

Все операции многозвенного техпроцесса сводят в этапы, а этапы в стадии:

1.Стадия изготовления ТИМО, ШИМО, колб спекания.

2.Стадия заготовительная: изготовление ОЖС, пучков ОЖС, МЖС, спеченных блоков МЖС.

3.Стадия мехобработки, изготовления НВЗ.

4.Стадия технохимической обработки, изготовления ВЗ.

5.Стадия физико-термической обработки, изготовление, очистка ОВЗ, МЗ МКП.

6.Стадия выходного контроля качества.

В технологии МКП большое значение имеют операции технического контроля качества продукции (промежуточные и финишные) и технологического контроля (режимов и условий осуществления техпроцессов).

Отличительные особенности принятого технологического метода:

Рисунок 2 - Срез МЖС

- для сохранения круглой формы каналов, особенно по границам спекания, вводится вспомогательная опорная стеклянная жила, которая затем при обработке НВЗ МКП вытравливается (поэтому выбранный метод изготовления МКП часто называют методом УСЖ – удаление стеклянной жилы);

- последовательное формирование микроструктуры с учетом требований высокой идентичности каналов существенно повышает требования к прецизионности техпроцессов изготовления ОЖС, МЖС, спекания и т. д.

- своеобразная индивидуально-групповая обработка пластин с учетом требований по прецизионности технологии и идентичности свойств каналов имеет следствием особую организацию производства МКП;

- требования высокой чистоты поверхностей и совершенства структуры МКП имеют следствием достаточно жесткие требования к уровню электронной гигиены (ЭГ) в производстве МКП.

Основные материалы в технологии отечественных МКП:

- основное (рабочее) свинцово-силикатное (ССС) С87-2, из которого состоит МКВ, стенки каналов;

- вспомогательное боратно-бариевое стекло С78-5 удаляемой при изготовлении ВЗ жилы;

- свинцово-силикатное стекло монолитного обрамления С78-4[7].

Рисунок 3 - Схема стадий и этапов техпроцесса изготовления МКП