Способ сварки двух материалов с различными температурами плавления

 

Изобретение относится к микросварке полупроводников и может быть применено в приборостроении. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение способа. Способ состоит в приварке микропровода к нитевидному кристаллу посредством пропускания электрического импульса между концом микропровода, находящимся на поверхности кристалла, и дополнительным электродом. Микропровод выполнен из частей разнородных материалов. Промежуточная вставка выполнена с температурой плавления большей и теплопроводностью меньшей, чем температура плавления и теплопроводность контактного микропровода. Соотношение их длин при одинаковом сечении определяют из уравнения L<SB POS="POST">1</SB>/L<SB POS="POST">2</SB> = (λ<SB POS="POST">1</SB>/λ<SB POS="POST">2</SB>)<SP POS="POST">.</SP>K, где L<SB POS="POST">1</SB> и L<SB POS="POST">2</SB>-длины микропроводов

λ<SB POS="POST">1</SB> и λ<SB POS="POST">2</SB> - их удельные теплопроводности

K - коэффициент, зависящий от температуры концов микропровода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 23 К 31/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О»

О

Ъ (21) 4384938/31-27 (22) 29.02.88 (46) 30.06.90. Бюл. М 24 (71) Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) С.С,Варшава, А.С.Островская и Л.Н.Пелех (53) 621.791.763,1 (088,8) (56) Патент Японии N 22886, кл, 12 В 111. 1969. (54) СПОСОБ СВАРКИ ДВУХ МАТЕРИАЛОВ

С РАЗЛИЧНЫМИ ТЕМПЕРАТУРАМИ

ПЛАВЛЕНИЯ

1 (57) Изобретение относится к микросварке полупроводников и может быть применено в приборостроении. Цель изобретения — повышение надежности и упрощение способа.

Способ состоит в приварке микропро„„Я2„„1574411 А1 вода к нитевидному кристаллу посредством пропускания электрического импульса между концом микропровода, находящимся на поверхности кристалла и дополнительным электродом. Микропровод выполнен из частей разнородных материалов. Промежуточная вставка выполнена. с температурой плавления большей и теплопроводностью меньшей, чем температура плавления и теплопроводность контактного микропровода. Со-, отношение их длин при одинаковом сечении определяют из уравнения !

1б!2 =(ih i ).К,, где !1 и !2 — длины микропроводов; k1 и 12 — их удельные теплопроводности; К вЂ” коэффициент, зависящий от температуры концов микропровода. 2 з. п.ф-лы, 1 ил, 1 табл.

1574411

Изобретение относится к технике микросварки и мо.;:<ет быть использовано в полупроводниковом приборостроении.

Цель изобретения — повышение надежности и упрощение способа.

На черте>ке приведена схема осуществления способа.

Приняты обозначения: 1 — нитевидный кристалл (НК), 2 — графитовый электрод, 3— промежуточная вставка, 4 — контактный микропровод, 5 — место соединения микропровода и промежуточной вставки в виде шарика, 6 — держатель микропровода.

Способ осуществляется следующим образом, На основе теплофизических данных подбирают материал микропроводов 3 и 4.

Материал микропровода 3, кроме того, должен обеспечивать его хорошее сплавление с полупроводником 1. Диаметр микропровода должен быть в 3 — 5 раз меньше эффективного диаметра НК. Омические или выпрямляющие контакты обеспечиваются за сч8т г1редварYiтельнoго диффузионного легирования микропровода 3, Импульсной приваркой в спирте на стеклянной подложке соединяют части микропровода 3 M 4, образуя при з.i.or небольшой шарик 5. Подготовленный таким образом микропровод за1<репляют в дер>ка.геле 6, располага от конец на поверхности НК 1, опуская графитовый электрод 2 на конец микропровода 3, г:роизводят его приварку I< Н1(1. Длительность и напряжение импульса подоирают экспериментально. Обычно напряжение при приварке Рт или Аи микропровода 30 — 50 мкм составляет 5 — 7 В, длительность импульса до 0,1 с, Из материалов, обладающих достаточной пластичнОстью по T8MI18 ратуре плавления, наиболее близка к тугоплавким полупроводникам Pt, однако сравнительная невысокая теплппроводность пpMводит к перегоранию микропроBo да при приварке, поэтому вторая часть изготавливается из материала с более высо.кой теплопроводностью и более низкой температурой плавления (Au, Cu), что

ОбеспечиВает легKocTb сплаВления микропрОВОдОВ 3 и 4, а такх<8 ВозмО>кность пайки второго ко;ö,à части 4, Для установления соотношения ме>кду длинами 3 и 4 Обозначим их I1 и l2, а коэффициенты теплопроводности — Л1 и Л2, используя известные уравненич теплопроводности

Q =Л ь|, (1) где Л вЂ” коэффициент теплопроводности;

AT — радиент температуры; т — время, и уравнение теплового баланса (равенство потоков, которые подходят к спаю 5 и отводятся от него), запишем

ЛТ Т

Л1 S1 t =-Л2 S2 t г

Тпл1 Тпл2 Тпл2 То

Л1 Л2, (2)

10 )1 12 где Тпл1 и Тпл2 — температуры плавления частей 3 и 4 соответственно;

T<> — температура конца держателя, Пренебрегая теплоотдачей в окру>ка оьцую среду и полагая Si = 52, получим

11 I2 = P,1 Л2) ", (3) где К =-AT/AT ., В таблице приведены геплофизиче20 cKI18.ïBpBtM8òðû контактных материалов и тугоплав;<их полупроводников.

П p M м 8 р. Создавали oi/ML18oi<уточной вставки использовали

25 Pt-микропровод d = 50 мкм, легированный

Zn, Б качестве контактного микропровода испольBOBBnM Аи-микропрОВод (или Cu). Согласно уравнению (3) находим отношение

l1/Iz. та к ка к Л1/Л2 = 90/310, >0, 1755 — 1063

К = 0,7, TG I 1/!2 = 0,2 при Мс

1063-50 пользовании контаi

35 (3), при выполнении которого не происходило перегорания микропровода.

При создании контактов к НКДSIG испольэовали пары микропроводов молибден — медь, при этом Л1/Л2 = 100/300, 2620 — 1083

К .. I,5, 11/l2 = 05 г1р1 l2 =

= 1 см, li = 0,5 см.

Технико-зкономические п реимущества способа: повышается надежность и быстрота создания контактов, а также экономичность, так как устраняется брак, связанный с перегоранием микропровода. Кроме того, более длинчая часть микропровода может быть выполнена из более дешевых металлов, а максимальная pJIMHH части микропровода из драгметалла легко рассчитывается, Формула изобретения

1, Способ сварки двух материалов с различными температурами плавления, преимущественно нитевидных I

Составитель Л.Назарова

Редактор Л,Пчолинская Техред M.Моргентал Корректор С.Шекмар

Заказ 1747 Тираж 634 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 701 единяемыми материалами устанавливают промежуточную вставку с температурой плавления, отличной от температур плавления свариваемых материалов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения 5 надежности и упрощения способа, промежуточнуЬ вставку выполняют из металла с большей температурой плавления, чем температура плавления полупроводника и металла контактного микропровода, и 10 теплопроводностью меньшей, чем у контактного микропровода. 2. Способ по п,1, отличающийся тем, что промежуточную вставку и контактный микропровод выполняют из микропро- 15 водов, соотношение длин которых при их!

1/ 2 = P.1/22) К где 11 и lg — длины микропровода промежуточной вставки и контактного микропровода

11 и 42 — удельные теплопроводности микропровода промежуточной вставки и контактного микропровода;

К вЂ” коэффициент, зависящий от заданных температур концов микропроводов.

3, Способ по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что сначала промежуточную вставку и контактный микропровод сваривают между собой.