Способ соединения плоских изоляционных или полупроводниковых материалов с металлом

 

Использование: изобретение относится к технологии получения вакуумплотных металлокерамических узлов и может быть использовано в электронной, электрохимической и других областях техники для получения герметичных соединений изоляционных , полупроводниковых материалов с металлом. Сущность изобретения: способ соединения изоляционных, полупроводниковых материалов с металлом включает приведение в контакт металла с нанесенным стеклом с изоляционным, полупроводниковым материалом, размещение на плоском электроде, нагревание, приложение напряжения до зажигания коронного разряда и выдержку не менее 5 мин.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 04 В 37/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4877859/33 (22) 26.10.90 (46) 15.06.93. Бюл. М 22 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) А.А. Крем нев (56) Авторское свидетельство СССР

ЛЬ 1427360, кл. С 04 В 37/00,.1986, (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ПЛОСКИХ

ИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЛИ ПОЛУПРОВОДНИK086IX МАТЕРИАЛОВ С МЕТАЛЛОМ (57) Использование: изобретение относится к технологии получения вакуумплотных меИзобретение относится к технологии получения вакуумплотных металлокерамических узлов и может быть использовано в электронной, электротехнической и других областях техники для получения герметичных соединений изоляционных, полупроводниковых материалов с металлом;

Поставленная цель достигается тем, что в способе соединения плоских изоляционных или полупроводниковых материалов с металлом,:включающий размещение между изоляционным или полупроводниковым материалом и мвталлом компенси рующей прокладки путем нанесения слоя кремния на поверхность изоляционного или полупроводникового материала и слоя стекла на Iloверхность металла. контактирование соединяемых поверхностей, нагрев сборки до 150 — 1200 С и приложение напряжения, сборку размещают на плоском электроде, прикладывают напряжение до зажигания коронного разряда и выдерживают не менее 5 минут, „„. Ы„„1821462 А1 таллокерамических узлов и может быть использовано в электронной, электрохимической и других областях техники для получения герметичных соединений изоляционных, полупроводниковых материалов с металлом. Сущность изобретения . способ соединения изоляционных, полупроводниковых материалов с металлом включает приведение в контакт металла с нанесенным стеклом с изоляционным, полупроводниковым материалом, размещение на плоском электроде, нагревание, приложение напряжения до зажигания коронного оэзряда и выдержку не менее 5 мин.

Принципиальное отличие способа соединения плоских изоляционных, полупроводниковых материалов с металлом от известного заключается в различии физических явлений миграции ионов щелочных и редкоземельных металлов, сущности поля и распределения его по поверхности.

Нижний предел времени соединения не менее 5 минут ограничен качеством, надежностью соединения: герметичностью и минимальной величиной механических напряжений, Изготовленные образцы различных сочетаний материалов подвергались воздействию пяти термоциклов при температуре от минус 196 до 6000С, После проведения термоциклов проводилось измерение герметичности и механических напряжений в соединении, которые имели следующие величины: 1.10 л.мкм рт. ст./с и 5 МПа.

Пример 1. Изготавливается пластина из 29 НК "Ковар" которая окисляется при температуре 800 С, для получения окисной

1821462 пленки на поверхности с целью лучшей адгезии со стеклом, Вырезается пластина стекла с P H-5 толщиной 10 мм. На пластину из сплава 29 НК "Ковар" накладывают пластину стекла с PH-5. Сборку нагревают до температуры 950 С, т.е, стекло приплавляют к металлу. Приплавленное стекло шлифуют и полируют. Затем приводят в контакт полированную пластину монокристаллического германия с отполированной поверхностью стекла, размещают на плоском электроде и нагревают до 550 С, при достижении укаэанной температуры.прикладывают. постоянное напряжение до зажигайия коронного разряда, выдерживают 15 мин.

После выдержки отключают напряжение и нагрев.

Пример 2, Из сплава 36 НХТЮ изготавливают деталь, прйготавливается пленкообразующий раствор гидролизнополиконденсационной двуокиси кремния, содержащей оксиды щелочных металлов с

PH-10. Методом пульверизации наносится пленкообразующий раствор на деталь из сплава 36 НХТЮ, Затем, нагревают до 400 С и проводят термодеструкцию, Далее приводят в контакт деталь из сплава 36 HXTIO, покрытую стеклом, с кремниевой структурой (монокристаллический кремний и-типа— двуокись кремния — поликристаллический кремний), размещают на плоском электроде и нагревают до 300 С, при достижении указанной температуры прикладывают постоянное напряжение до зажигания коронного разряда, выдерживают 45 мин. После выдержки отключают напряжение и нагрев.

Пример 3. Изготавливается пластина из титана. Вырезается пластина из редкоземельного (церий) стекла, На пластину из титана накладывают пластину редкоземель-. ного (церий) стекла. Сборку нагревают до

975 С, т.е. стекло приплавляют к металлу.

Приплавленное стекло шлифуют и. полйруют. Затем приводят в контакт полированную поверхность стекла с сапфиром с нанесенным слоем монокристаллического кремния (структура КНС), размещают на, плоском электроде и нагревают до 800 С, при достижении указанной температуры прикладывают постоянное напряжение до зажигания коронного разряда, выдерживают 5 мин; После выдержки отключают напряжение и нагрев.

Пример 4. Из сплава 44 НХТЮ изготавливают деталь, приготавливается пленкообразующий раствор гидролизнополиконденсационной двуокиси кремния, содержащей оксид редкоземельного металла— лантана, Методом центрифугирования наносится пленкообраэующий раствор нэ деталь из сплава 44 НХТЮ. Затем нагревают до 900 С и проводят термодеструкцию. Далее приводят в контакт деталь из сплава

44 НХТЮ, покрытую стеклом с кристаллом из монокристаллического кремния п-типа, размещают на плоском электроде и нагревают до 600"С, при достижении указанной температуры прикладывают постоянное на10 пряжение до зажигания коронного разряда, выдерживают 10 мин, После выдержки отключают напряжение и нагрев.

Пример 5, Изготавливается пластина иэ молибдена. Приготавливается пленкооб15 разующий раствор гидролизнополиконденсационной двуокиси кремния, содержащий оксйд редкоземельного металла — тербия, Методом центрифугирования наносится пленкообраэующий раствор на пластину

20 молибдена. Затем нагревают до 975"С и проводят термодеструкцию, Далее приводят в контакт пластину из молибдена, покрытую редкоземельным стеклом с пластиной монокристаллического германия

25 р-типа, размещают на плоском электроде и нагревают до 1200 С, при достижении указанной температуры прикладывают постоянное напряжение до зажигания коронного разряда, выдерживают 5 мин, После выдер30 жки отключают напряжение и нагрев.

° Пример 6, Из сплава 12Х18Н10Т изготавливают деталь. Приготавливается пленкообразующий раствор гидролиэнополиконденсационной двуокиси кремния, со35 держащий оксид редкоземельного металла — иттрия. Методом центрифугирования наносится пленкообразующий рас, твор на деталь из сплава 12Х18Н10Т, Затем нагревают до 950 С и проводят термодест40 рукцию, Нэ сапфир в реакторе осаждают поликристаллический кремний. Далее приводят в контакт деталь иэ сплава

12Х18Н10Т, покрытую редкоземельным стеклом с поверхностью поликристалличе45 ского кремния, нанесенного нэ сапфир, раз. мещают на плоском электроде и нагревают до 400 С, при достижении указанной температуры прикладывают постоянное напряжение до зажигания коронного разряда, 50 выдерживают 30 мин, После выдержки отключают напряжение и нагрев;

Пример 7. Из сплава 29 НК "Ковар" изготавливается деталь. Приготавливается пленкообразующий раствор гидролизнопо55 ликонденсационной двуокиси кремния, содержащий ангидрид бора. Методом пульверизации наносится пленкообразующий раствор на деталь из сплава 29 НК

"K0aap". Затем нагревают до 150 С и прово- дят термодеструкцию. Далее приводят в

1821462 приложение поля рности (и оложи тел ьного, отрицательного) потенциала кремнию или к металлу не имеет значения; уцрощение технологии соединения, т.е. отпала необходимость приложения груза на соединяемые материалы и необходимость в строгом соблюдении приложения полярности потенциала к материалам, .Составитель В. Bomos

Техред М.Моргентал Корректор А. Мотыль

Редактор

Заказ 2090 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 контакт деталь из сплава 29НК "Ковар", покрытую боросиликатным стеклом с пластиной монокристаллического кремния

Р-типа, размещают на плоском электроде и нагревают до 150 С, при достижении ука- S занной температуры прикладывают постоянное напряжение до зажигания коронного разряда, выдерживают 120 мин, После выдержки отключают напряжение и нагрев.

Из приведенных примеров видно, что 10 преимуществами способа соединения пло- ских изоляционных или полупроводнйковых материалов с металлом являются: расширение количества сочетания сое-. диняемых материалов: сапфир-кремний-ре- 15 дкоземельное стекло-металл (несколько марок), германий-щелочное стекло-металл, германий-редкоземельное стекло-металл (несколько марок), кремний-боросиликатное стекло-металл (несколько марок) и т.д„ 20 улучшение герметичности соединения при нормальных температурах в 10 раз; уменьшение механических напряжений в соединении в 2 раза; возможность получения соединения 25 при любой толщине стекла, в прототипе воз- . можно соединение при толщине стекла не менее 2 мкм, т,к. при меньших толщинах стекла возникает электрический пробой, и соединение не происходи г; 30

Формула изобретения

Способ соединения плоских изоляционных или полупроводниковых материалов с металлом, включающий размещение между изоля цион н ым или полупроводниковым материалом и металлом компенсирующей прокладки путем нанесения слоя кремния на поверхность изоляционного или полупроводникового материала и слоя стекла на поверхность металла, контактирование соединяемых поверхностей, нагрев сборки до 150 — 1200 С и приложение напряже- . ния, отли чаю щийсятем, что, с целью расширения сочетаний соединяемых материалов, улучшения качества соединения и упрощения технологии соединения, сборку размещают на плоском электроде, прикладывают напряжение до зажигания коронного разряда и выдерживают не менее 5 минут,