Способ односторонней контактной сварки сдвоенным электродом плоских проводников с тонкими металлическими пленками

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 23 К 11/10

ГОСУДАРСТВЕ -НОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3193528/08 (22) 29.02.88 (46) 23.08.93. Б.юл, М 31 (71) Научно-исследовательский институт физических измерений (72) Е.M.Áåëoýóáoâ (56) Авторское свидетельство СССР

М 219732, кл. В 23 К 11/10, 1983. (54) СПОСОБ ОДНОСТОРОННЕЙ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ СДВОЕННЫМ ЭЛЕКТРОДОМ ПЛОСКИХ ПРОВОДНИКОВ С

ТОНКИМИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ПЛЕНКАМИ (57) Изобретение может быть использовано при получении выводных соединений в производстве металлопленочных и полупроводниковых приборов. Способ состоит в том, . Ы 1835338 А1 что при сварке плоского проводника 2 с металлической пленкой 1 используют сдвоенный электрод, который устанавливают так, чтобы продольная ось проекции зазора электрода совпадала с продольной осью плоского проводника, который нагревают электрическим током и сдавливают между электродом и пленкой. Перед сваркой на поверхности пленки со стороны проводника выполняют регулярные выпуклые микрорельефы, в частности в виде идентичных шестиугольников, параметры которых определяют по следующему соотношени ю R = (0,1 - 0,9)Н и, где R — высота элемента; Н вЂ” толщина пленки. Продольную ось проводника оасполагают параллельно двум противолежащим боковым сторонам микрорельефа. 3 ил.

1835338 устанавливают электрод так, чтобы про- 20

25 и пленкой

30 сторон элементов до линии абсцисс, прове- денной параллельно продольной оси проводника; причем продольную ось 50 предлагаемого способа сварки, Пленка 1 55 выполнена из никеля методом тонкопленочИзобретение относится к микроэлект-. ронике и может быть использовано в смежной области измерительной технике, при производстве металлопленочных и полупроводниковых приборов при выполнении выводных соединений, в частности в конструкциях датчиков для измерения давления на агрегатах ЖРД в условиях воздействия значительных виброускорении.

Целью изобретения является повышение виброустойчивости и прочности сварочного соединения за счет увеличения и оптимизации поверхности соприкосновения проводника и пленки.

Для достижения этой цели усовершенствуется известный способ односторонней контактной сварки сдвоенным электродом плоских проводников с тонкими металлическими пленками, заключающийся в том, что дольная ось проекции зазора электрода совпадала с продольной осью плоскоГо проводника, нагревают проводник электри; ческим током и,сдавливают его электродом

Отличительными признаками предлагаемого способа односторонней контактной сварки сдвоенным электродом плоских проводников с тонкими металлическими пленками является то, что перед сваркой выполняют поверхность пленки со стороны проводника в виде поверхности с полностью регулярным микрорельефом, причем элементы поверхности выпуклы.

Отличительными признаками предлагаемого способа является также то, что выполняют элементы поверхности в виде идентичных шестиугольных, а их параметры определяют по соотношению;

8 = (0,1 - ОЯ) Нп.

Р 30о. у== 90, где R — высота элемента;.

Ня — толщина пленки;

j3, у углы, отсчитанные от линий, проходящих через середины противоположных проводника располагают параллельно двум противолежащим сторонам элемента поверхности мембраны.

На фиг.1-3 приведена илл.острация ной технологии, например магнетронным распылением в вакууме. Плоский преводник

2 выполнен из золота Зл.999,9. Диэлектрик

10

3 также выполнен магнетронным распылением в вакууме из А!20з. Перед сваркой выполняют поверхность пленки 1 со стороны проводника 2 в виде поверхности с полностью регулярным микрорельефом, например, вибронакатыванием, причем элементы поверхности выпуклы. Кроме того, параметры элементов поверхности выполняют в соответствии с заявляемым соотношением, На фиг.2 изображен в увеличенном масштабе разрез сварного соединения, а на фиг.3 — вид сверху на металлическую пленку до приварки проводника. Затем электрод (не показан) устанавливают так, чтобы продольная ось проекции зазора электрода совпадала с продольной осью плоского проводника. Нагревают проводник электрическим током и сдавливают его между электродом и пленкой. Так как температура плавления никеля больше температуры плавления золота, то золото заполняет все микронеровности на никелевой пленке.

Выполнение поверхности пленки со стороны проводника в виде поверхности с полностью регулируемым микрорельефом позволяет существенно увеличить площадь соприкосновения проводника и пленки. .Увеличение площади соприкосновения проводника и пленки приводит к увеличению прочности и виброустойчивости сварного соединения. Так как элементы поверхности пленки выпуклы, то в проводнике отсутствуют остроконечные концентраторы напряжений, которые были бы на проводнике в случае выполнения элементов поверхности пленки вогнутыми. Отсутствие остроконечных концентраторов приводит к повышению виброустойчивости за счет отсутствия резкого увеличения напряжений в местах концентраторов. Кроме того, и это наиболее существенно, выполнение поверхности пленки в виде поверхности с полностью регулярным микрорельефом исключает появление в проводнике концентраторов напряжений, связанных со случайным, хаотическим распределением микронеровностей на поверхности пленки.

Выполнение элементов поверхности в виде шестиугольников преследует цель-по-. вышение равномерности распределения микронеровностей пленки, т.к. при других конфигурациях микронеровностей (треугольной, четырехугольной} равномерность распределения хуже. Высота элемента выбрана исходя из следующих соображений, Высота элемента поверхности не может быть меньше 0,1 Нп, т,к, в этом случае существует опасность прерывания пленки и появления островков структуры, Высота элемента поверхности не может быть боль 1835338 ше 0,9 Н>, т.к. в этом случае уменьшается эффект увеличения поверхности соприкосновения пленки и проводника. Угол фвыбран равным 30О, исходя иэ того, что в противном случае появляется неравенство противоположных ребер элемента поверхности, которое приведут к появлению дополнительной неравномерности поверхности. Угол у выбран равным 90О, т.к. только в этом случае шестиугольник может быть правильным шестиугольником.

Распределение микронеровностей llo поверхности упругого элемента при выполнении элемента поверхности в виде правильного шестиугольника более равномерно по сравнению с выполнением элемента поверхности в виде неправильного шестиугольника. Продольную ось проводника располагают параллельно двум противолежащим сторонам элемента поверхности мембраны для того, чтобы микровыступы, образующиеся на проводнике в области сторон элемента, были направлены, вдоль проводника. При этом, как было показано в прототипе, виброустойчивость сварного соединения повышается. Кроме того, в этом случае микровыступы, образованные в области сторон элемента, направленных под углом к продольной оси проводника, будут находится под такими же углами, равными соответственно (а-6ОО. ф-120 ). В этом случае.микровыступы как бы компенсируют друг друга. Кроме того, такое расположение углов Р йу приводит к отсутствию микровыступов,направленных перпендикулярно продольной оси проводника, которые приводят к снижению виброустойчивости сварного соединения. При экспериментальной проверке заявляемого решения отмечена работоспособность выводных соединений датчиков, изготовленных по . предлагаемому способу, в составе изделия при воздействии максимально достижимых виброускорений 2500g, тогда как датчики, изготовленные в соответствии с. прототипом, выдерживают без обрыва выводных соединений воздействие виброускорений не более 1200-1500g.

Таким образом, технико — экономическим преимуществом предлагаемого способа одновторонней контактной сварки является повышение виброустойчивости в

1,6-2 раза сварного соединения плоских проводников и пленки, в частности в конструкциях датчиков для измерения давления на агрегатах ЖРД в условиях воздействия повышенных виброускорений, Кроме того, преимуществом заявляемого способа односторонней контактной сварки является повышенная примерно в 2 раза прочность сварного соединения за счет проводника, сваренного по заявляемому способу, со10

15 ставляет не менее 90 r, а усилие отрыва проводника, приваренного в соответствии с прототипом, составляет 40 r.

Формула изобретения

Способ односторонней контактной

20 сварки сдвоенным электродом плоских проводников с тонкими металлическим пленками, при котором электрод устанавливают ческим током и сдавливают его между злектродоми пленкой, отл ич а ющи йся тем, что, с целью повышения виброустойчивости и прочности сварного соединения, перед сваркой на свариваемой поверхности пленки выполняют регулярные выпуклые микрорельефы в виде идентичных правильных шестиугольников, параметры которых опре30

35 деляют по соотношению

R-(0,1-0,9)Нп, P30o, у Q0 где R — высота микрорельефа, Н -толщина пленки, Р и у- углы, отсчитанные от линйй, проходящих через середины противополож40 ныхсторон элементов до линии абсцис, проведенной параллельно продольной оси проводника, причем ось проводника располагают параллельно двумя противолежащим боковым сторонам микрорельефа.

25 так, чтобы продольная ось проекции зазора зле ;трода совпадала с продольной осью проводника, нагревают проводник электриРедактор Т.Куркова

Орсч .авитеаь Е..Белозубов

Тбхфрд-М.Моргентал Корректор M.Êåðåöìàí

Заказ 2972 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного-комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 33035, Мосюа, Ж-35, Раушская наб„4(5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101