先進電子デバイス製造における真空環境の活用

引いて、封じて、忘れる

白熱電球と真空管の発明から1世紀以上が経過し、真空は製造における主要ツールとなりました。今日、白熱電球はCFLやLEDに覇権を争われています。また、デジタルエレクトロニクスと半導体のコスト効率、小型化、効率・信頼性向上により、真空管は一部のニッチ用途を除き、過去のものとなりつつあります。

しかし、真空雰囲気を作り出すプロセスは今もなお生きており、実は電子部品製造の不可欠な部分です。

真空雰囲気の繰り返し生成 vs. 一回限りの生成

真空を繰り返し引いてタスクを遂行する用途が多数あります。例として、製品表面コーティング用の真空メタライジングコイル、真空中で動作する走査型電子顕微鏡（SEM）、燃料やその他液体を移送するポンプシステム、一般的な掃除機（ただし通常20%程度の減圧しか生まないため、良くて部分真空）などが挙げられます。

しかし、真空雰囲気のもう一つの用途があります。すなわち、一度真空を引いて封止し、二度と気にする必要のない、さまざまな製造プロセスです。この一回限りの真空雰囲気生成は、出入り口のない密封ガラス構造体を必要とする用途で使用されます。

真空チャンバーとリニア真空

真空雰囲気は一般的に2つの方法で作られます。真空チャンバーまたはリニア真空デバイスを使用します。真空チャンバーでは、ポンプを用いて剛性（通常金属）エンクロージャから空気とその他ガスを除去し、チャンバー内に低圧環境を作ります。このタイプの真空雰囲気は、物理実験や（外宇宙のような）無気環境で機能する必要があるデバイスのテスト、真空蒸着、真空乾燥などのプロセスで一般的に使用されます。また、半導体製造に不可欠な、空気・汚染物質フリーの環境も提供します。

また、前回のブログで述べたように、真空チャンバーはワンタイムのポッティング（封止）プロセスで使用でき、固体リレーに使用される半導体などの電子部品の周りにボイドフリーのシールを作れます。半導体ダイをパッケージのキャビティに配置し、真空を引いてから、セラミックまたは金属キャップでパッケージを密封することで、パワー半導体デバイスのワンタイム気密封止も可能です。

ここからリニア真空の話に移ります。これは外部真空ポンプを毛細管チューブ経由でデバイスに接続し、真空を引いてから封止する方式です。このタイプの真空雰囲気は、学生時代に持って行った魔法瓶の断熱層を形成しています。HVACの世界では、暖房・冷房システム製造でリニア真空を用いて熱障壁を形成し、システム動作と性能を損なう空気、その他ガス、水分、汚染物質をパージします（さらに、設置やサービスで周囲環境に開放された空調・冷凍システムも、真空ポンピングによる脱ガス・脱水で適切に排気する必要があります）。

真空雰囲気用毛細管チューブの使用

毛細管チューブは、真空雰囲気を引くプロセスに必要な、非常に厚い肉厚と小さな内径（ID）を提供できます。この目的で選ばれる毛細管チューブの金属は、容易に熱成形でき、タイトでリークフリーなシールを形成するためにカシメ可能なほど柔らかくなければなりません。また、毛細管チューブに以下が必要です：

• バリ、デブリ、詰まりのない非常にクリーンなID。これらはチューブを詰まらせたり、生産を汚染したりする可能性がある
• 外径（OD）リークがないこと
• 真空引き後のIDリークがないこと
• 金属学的に自己接合してリークフリーな自己封止が可能であること

優れた設計と部品の慎重な検査を組み合わせることで、真空雰囲気が気密であることを大いに保証できます。適切なパートナーと協働することも、部品とプロセスがサプライチェーン全体でテストされ、製造ニーズ、生産期限、品質基準を満たすことを確実にするのに役立ちます。

電子部品要件に最適なパートナー選びのヒントについては、無料ガイド「7 Secrets to Choosing a New Contact Partner: Technical Guide to Outsourcing Your Precision Metal Fabrication」をダウンロードしてください。