Способ сварки двух материалов с различными температурами плавления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 41 я)5 В 23 К 31/02 сится к жет бы ель изо и упрощ риварк циент, концов 3 1 табл. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПОИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Львовский политехнический инстйтут им.Ленинского комсомола(54) СПОСОБ СВАРКИ ДВУХ МАТЕРИАЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ТЕМПЕРАТУРАМИ ПЛАВЛЕНИЯ1(57) Изобретение отно микросварке полупроводников и мо ть применено в приборостроении. Ц бретения в повышение надежности ение способа. Способ состоит в и е микропровода к нитевидному вом пропускания злек са между концом находящимся на повер дополнительным элек вод выполнен из часте териалов. Промеж выполнена с темпер большей и теплопров чем температура плав водность контактного отношение их длин сечении определяю 1 гг =(Й/г) К гдеропроводов; Л 1 иЯг - лопроводности; К зависящий от темп микропровода. 2 з. и. кристаллу посредсттрического импульмикропро вода,хности кристалла итродом. Микропрой разнородных мауточная вставкаатурой плавленияодностью меньшей,ления и теплопромикропровода. Со-,при одинаковомт из уравненияи г длины миких удельные теп - коэффиературыф-лы, 1 ил,Изобретение относится к технике микросварки и может быть использовано в полупроводниковом приборостроении.Цель изобретения - повышение надежности и упрощение способа,На чертеке приведена схема осуществления способа.Приняты обозначения: 1 - нитевидныйкристалл (Н К), 2 - графитовый электрод, 3 -промежуточная вставка, 4 - контактныймикропровод, 5 - место соединения микропровода и промежуточной вставки в видешарика, 6 - держатель микропровода.Способ осуществляется следующим образом,На основе теплофизических данныхподбирают материал микропроводов 3 и 4,Материал микропоовода 3, кроме того, должен обеспечивать его хорошее сплавлениес полупроводником 1. Диаметр микропровода должен быть в 3 - 5 раз меньше эффективного диаметра НК. Омические иливыпрямляющие контакты обеспечиваютсяза счет предварительного диффузионнГ)ГОлегирования микропровода 3, Импульснойприваркой в спирте на стеклянной подложке соединяот части микропровода 3 и 4,образуя при з Гом небольшой шарик 5, Подготовленный таким образом микропроводзакрепляют в держателе 6, располагают конец на поверхности НК 1, опуская графитовый электрод 2 на конец микропровода 3,Г:роизводят его приварку х НК 1, Длительность и напряжение импульса подоираютэкспериментально, Обычно напряжениепри приварке Рт или Ац микропровода ф 30- 50 мкм составляет 5 - 7 В, длительностьимпульса до 0,1 с, Из материалов, обладающих достаточной пластичнОстью по температуре плавления, наиболее близка ктугоплавким полупроводникам РГ, однакосравнительная невысокая теплопроводность приводит к пеоегоранию микропровода при поиварке, поэтому вторая частьизготавливается из материала с более высо.кой теплопроводностью и более низкой температурой плавления (Ац, Со), чтоОбеспечивает леГкость сплавления микропроводов 3 и 4, а также возможность пайкивторого конца части 4,Для установления соотношения мекдудлинами 3 и 4 Обозначим их 1 и 2, а коэффициенты теплопроводности - Л 1 и Л 2, Используя известные уравнениятеплопроводностиО=Л Ь, (1)где Л - коэффициент теплопроводности;Ы -радиент температуры; Т - время,и уравнение теплового баланса (равенство потоков, которые подходят к спаю 5 и отводятся от него), запишемЛТ ЛТЛ 1 1 Т =Л 2 52 Т1 гТпл 1 Тпл 2 Тпл 2 ТоЛ 1 Л 2, (2) 10 1 2Где Тпл 1 и Тпл 2 - температуры плавления частей 3 и 4 соответственно;То - температура конца держателя,Пренебрегая теплоотдячей в окрукаощу 1 о среду и полагая 51 = 32, получим1 2 - (Л 11 Л 2)Кс (3)где К =.ЛТ/ЛТ .,В таблице приведены теплофизиче 20 ские.параметры контактных материалов итугоплавких полупроводников,П р и м е р, Создавали о ллческие контакты к НК ОяР р-типа. В качестве материала промекуточной вставки использовали25 Р 1-микропровод О = 50 мкм, легированныйЕп, Б качестве контактного микропроводаиспольэовали Ац-микропровод(или Сц). Согласно уравненюо (3) находим отношение1/2 Так кЯ к Л 1/Я 2 = 90 310,30, 1755-1063К = 0,7, то 1/2 = 0,2 при ис 1063-50пользовании контактного микропроводадлиной 2=10 мм, 1=2 мм, Эксперименты подтвердили правильность соотношения35 (3), при выполнении которого не происходило перегорания микропровода,При создании контактов к НКДК 6 испольэовали пары микропроводов молибден - медь, и ри этом Л 1/Лг = 100/300,40 2620 - 1083К., 1,5, 1/2 = 0.5 при 2 == 1 см, 1 = 0,5 см.Технико-зкономические п реимуществаспособа: повышается надежность и быстрота создания контактов, а также зкономичнось, так как устраняется брак, связанныйс перегоранием микропровода. Кроме того,более длинчая часть микропровода можетбыть выполнена из более дешевых металлов, а максимальная длина части микропроводя из драгметалла легко рассчитывается,Формула изобретения1, Способ сварю двух материалов с различными температурами плавления, преимущественно нитевидных кристаллов тугоплавких полупроводников с контактными микропроводами, при котором между со1574411 Составитель Л.Назаровадактор Л,Пчолинская Техред М.Моргентал Кор С.Шекмар Заказ 1747 Тираж 634 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 единяемыми материалами устанавливают промежуточную вставку с температурой плавления, отличной от температур плавления свариваемых материалов,о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения 5 надежности и упрощения способа, проме- жуточнуЬ 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что промежуточную вставку и контактный микропровод выполняют из микропро водов, соотношение длин которых при их одинаковом сечении определяют из формулы 1/12 = Я 1/22) Кгде 1 и 2 - длины микропровода промежуточной вставки и контактного микропроводаА 1 и 4 - удельные теплопроводности микропровода промежуточной вставки и контактного микропровода;К - 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.