Способ определения механической прочности материалов

 

Изобретение относится к испыта-. тельной технике и может быть использовано для определения прочности материала непосредственно в микросхемах приборных устройств. С целью расширения возможностей за счет определения механической прочности полупроводниковых криста.ллов в условиях одномерного движения фронта ударной волны напряжений кристалл или структуру микросхемы закрепляют на плоском основании и экспонируют его под действием импульсов дефокусированного лазерного излучения с диаметром фокусного пятна на 80-100% больше максимального линейного размера кристалла . Плотность энергии импульсов увеличивают, регистрируют плотность энергии при разрушении кристалла и с ее учетом определяют предел прочности кристалла. с 9 С/0 ел ел оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (511 4 G 01 N 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4004108/25-28 (22) 10.01.86 (46) 30. 11.87. Бюл. У 44 (72) Г.A.Èâàíöoâà, О.Ф.Бышок, А.А.Шестаков, А.А.Тюхин и А.И.Михайлов (53) 621 375.826(088.8) (56) Лазеры в технологии/Под ред.

М.Ф.Стельмаха. М.1 Энергия, 1975, с. 192-202. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ

ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испыта-, тельной технике и может быть использовано для определения прочности материала непосредственно в микросхемах приборных устройств. С целью расширения возможностей за счет определения механической прочности полупроводниковых кристаллов в условиях одномерного движения фронта ударной волны напряжений кристалл или структуру микросхемы закрепляют на плоском основании и экспонируют его под действием импульсов дефокусированного лазерного излучения с диаметром фокусного пятна на 80-100Х больше максимального линейного размера кристалла. Плотность энергии импульсов увеличивают, регистрируют плотность энергии при разрушении кристалла и с ее учетом определяют предел прочности кристалла.

1355897

К ° g. Е Р (1-R)

& .Ы

P (1-21) р C „F согласующий коэффициент; коэффициент линейного расширения кристалла; модуль !Онга кристалла; мощность импульса в момент разрушения; коэффициент отражения поверхности кристалла; коэффициент Пуассона кристапла; плотность кристалла; где К о „Е у о

ВНИИПИ Заказ 5787/38 Тираж 776 Подписное

Произв. -полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная,,4

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения прочности материалов для приборной техники, а именно подложек и структур микросхем.

Цель изобретения — расширение возможностей способаза счет определения механической прочности полупроводниковых кристаллов в условиях одномер-. ного движения фронта ударной волны напряжений.

Способ осуществляют следующим образом.

Испытывают полупровоцниковые кристаллы, которые составляют подложку или структуру приборных микросхем.

Кристалл или структуру микросхемы закрепляют на плоском основании. Характер закрепления должен допускать возможность деформирования кристалла йри трансформации энергии ударной волны в энергию движения. Например, кристал крепят к предметному столику с помощью клейкой прозрачной ленты.

Затем экспонируют кристалл поц действием импульсов лазерного излучения.

Используют импульсы дефокусированного лазерного излучения с диаметром фокусного пятна на 80-100Х больше максимального линейного размера испытуемого кристалла. Импульсы направляют перпендикулярно к поверхности кристалла. Плотности энергии импульсов последовательно увеличивают и регистрируют мощность, в момент разрушения кристалла. Предел прочности определяют по формуле

t5

2

8 — линейный размер кристалла в направлении лазерного излучения;

С, — удельная теплоемкость кристалла. Пример. Испытывали кремниевые полированные кристаллы размером

5х5х0,45 мм, вырезанные из пластик монокристаллического кремния марок

КЭФ 7,5 (111), КДБ 10 (111), КДБ 12 (100).

Испольэовали лазер с длиной волны излучения 1,06 мкм и энергией в импульсе до 50 Дж, работающий в режиме модулированной добротности с длительностью импульса 20 нс. Значения используемых в расчете характеристик

6 составили: Ф L, = 4,15 10 град

Е = 1,69 10" Па; 0 = 0,26; К = 1;

С„= 0,76 Дж/г рад; p = 2,33 г/см ;

0,045 см; R = 0,3.

О

Разрушения кристаллов происходили при Г„ = 10,0 12,7 Дж/см .

Предел прочности составил (3„57,5) 10 Па, что соответствует ре8 зультатам традиционного определения прочностных свойств без применения лазера.

Формула изобретения

Способ огределения механической прочности материалов, по которому образец материала закрепляют на плоском основании, экспонируют под действием импульсов лазерного излучения до его разрушения, регистрируют плотность энергии импульса при разрушении образца и с ее учетом определяют предел прочности материала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения возможностей способа за счет определения механической прочности полупроводниковых кристаллов в условиях одновременного движения фронта ударной волны напряжений, используют импульсыдефокусированного лазерного излучения с диаметром фо" кусного пятна на 80-1003 больше максимального линейного размера испытуемого кристалла, которые направляют перпендикулярно к поверхности кристалла, а плотность энергии импульсов последовательно увеличивают.