Способ соединения деталей

(5)5 С 03 С 27/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТ ло ГОСУДАРСТВЕННЪЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1331847, кл. С 03 С 27/02, 1985.Патент США М 3920172,кл, С 03 С 27/02, 1975,ВгооКз А.О., Оопочап Я,РНагбезту С.А,1 ов-Тетрегатцге Е 1 етго-Ятабс 5 соп-соЯ 1 соп Яеа 1 з-Оз 1 п 9 Яроттегеб Вогоз 1 сате6 азз. - ЕестгосЬегп Кос: Яо 1 б-Итаке Ясепсеапб ТесЬпооцу, Арг 1, 1972, р. 545-546. Изобретение относится к электронике и может быть использовано в технологии сборки и монтаже деталей микроэлектронных датчиков.Цель изобретения - расширение техногических воэможностей,На шлифованные или полированные соединяемые поверхности деталей наносят, например, центрифугированием слой стеклопорошка, а его уплотнение и спекание врдут одновременно с электростатической посадкой, причем максимальный размер стеклочастиц не превышает Я соединяемых поверхностей.Стеклянная прослойка служит для непосредственного соединения деталей, процесс соединения начинает осуществляться через точечные контакты. Для увеличения количество контактов соединяемых поверх.,Ж 1648910 А 1 54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕ(57) Изобретение относится к электронике и может бьть использовано в технологии сборки и монтажа деталей микроэлектронных датчиков. С целью расширения технологических возможностей наносят по крайней мере на одну из соединяемых поверхностей деталей стеклопорошок, максимальный размер частиц которого не превышает высоту неравностей соединяемых поверхностей деталей, приводят в контакт детали и впаивают в электрическом доле. Соединяемые детали не обязательно должны. содержать стеклянные элементы, кроме того, чистота соединяемых деталей может соответствовать Яг = 0,7 мкм. ностей в зазор между поверхностями помещают стеклочастицы, которые сравнимы по диаметру с величиной Я, т,е. часть этих частиц попадает между выпуклостями поверхности и тем самым количество контактов увеличивается. Кроме того, часть зазора.заполняется стеклом, т.е. величина воздушного зазора уменьшается, что позволяет увеличить расстояние между соединяемыми поверхностями, сохранив условия анодной посадки, одним из которых является определенная величина напряженности электрического поля в воздушном зазоре. Эта величина определяется подаваемым постоянным напряжением и суммарным расстоянием между, частицами порошка. Равенство этого расстояния величине зазора, полученного без порошка, но при высоком классе чистоты, является условием, из которого можно5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 рассчитать новое значение Вг(большее, чем в известном способе). Подаваемое постоянное напряжение обеспечивает не только прижим соединяемых поверхностей друг к другу, но и уплотнение порошка, которое интенсифицируется при повышении температуры, Без совмещения анодной посадки с уплотнением и спеканием прослойки иэ стеклопорошка не удается увеличить количество контактов в соединении и тем самым расширить возможности анодной посадки на более грубые поверхности,Возможность достижения положительного эффекта доказывается следующими расчетом и примерами,Оценим новое значение Вг из условия сохранения величины воздушного зазора (между соединяемыми поверхностями при расположении между ними стеклопорошка) таким же, как и в известном способе (без стеклопорошка при высоком классе чистоты),Стеклошарики диаметром О при заполнении зазора располагаются на среднем расстоянии 0,2 О друг от друга. Если в среднем от поверхности до поверхности помещается М шариков (случайной упаковки) то суммарный зазор между ними равен М 0,20 и в свою очередь он должен быть равен КтВгстар, где Вгстар - значение высоты неровностей в известном способе, а К - коэффициент, значение которого лежит в пределах 1 Кт 2. Величина расстояния между повер-, хностями К 1 Вгнов составляет МО + М 0,20 = =1,2 МО. Поскольку диаметр стеклочастиц выбран меньше Вгнс,в, то среднее его значение можно записать в виде О = К 2 Вгнов, где К 2 1(например, К 2=0,2, если средний размер стеклошариков приблизительно равен среднему арифметическому отклонению неровностей Ва), Определим количество стеклошариков (совпадающее с количествомслагаемых зазора): МК 2 Вгстар 0,2 = К 1 Вгстар,К 1откуда М = 5 - . Подставим это значение вКгвыражение для нового зазора К 1 Вгнов = 1,2К 1,5 - К 2 В гстар, откуда Вгнов = 6 В гстар.КЭта часть расчета показывает, что высотанеровностей может быть увеличенной в 6раз,Ф Проверкой можно установить, что, если средний диаметр частиц равен среднему арифметическому отклонению неровностей Ва(О = 0,2 Вг), то при толщине слоя порошка в 10 стеклочастиц суммарный зазор составит такую же величину, как и в известном способе (:2 Вгстар):100,2(бВгстар)0,2-Вгстар 2. Возможность увеличения Вг в 6 раз означает, что соединяемые поверхности могут быть более грубыми, их Вг может составлять 0,6 мкм. Такая шероховатость может быть обеспечена достаточно простым процессом - толстопленочной технологией, т.е. вжиганием пасты, основой которой являются стеклочастицы субмикронных размеров (с оплавлением этих частиц).Изобретение поясняется следующими конкретными примерами.П р и м е р 1. Соединение кремниевого с кремниевым элементом,Два кремниевых элемента, поверхность которых соответствует Вг = 0,1-0,2 мкм, покрывают суспензией стеклопорошка методом центрифугирования, Состав порошка, мас, : оксид кремния (И) 68,8; оксид бора (1 1) 25,8; оксид алюминия (111) 1,3; оксид натрия (1) 2,4; оксид лития (1) 0,5, Дисперсность порошка 50-100 нм. Высушенные при 150 С элементы приводят в соприкосновение и нагревают до 450 С с одновременной подачей напряжения до 800 В, выдерживают его при достижении 450 С. Изменяют полярность напряжения на противоположную и выдерживают еще 10 мин. Получают готовое соединение после отжига без подачи напряжения при 250 С в течение 30 мин.П р и м е р 2, Соединение металлического и стеклянного элементов,На поверхность металлического элемента (Вг = 0,7 мкм) наносят слой стеклопорошка методом трафаретной печати, Состав стеклопорошка, мас(,; оксид кремния (И) 66,3; оксид бора (111) 20,9; оксид алюминия (111) 3,5; оксид кобальта (1) 0,5; оксид марганца (1) 0,6; оксид калия (1) 5.0; оксид натрия (1) 3,0: оксид лития (1) 0,2. Дисперность порошка 50-100 нм. Высушенные при 120 С элементы приводят в соприкосновение и нагревают до 400 С с одновременной подачей напряжения до 1000 В. Выдерживают его при достижении 400 С 5 мин, Получают готовое соединение после отжига без подачи напряжения при 220 С в течение 30 мин,П р и м е р 3. Соединение полупроводникового и металлического элементов, На поверхность полупроводникового элемента методом центрифугирования наносят слой стеклопорошка, Поверхность полупроводника соответствует Вг = 0,2 мкм. Состав стекла мас. 6: оксид кремния (1/) 80,5; оксид бора (111) 12,0; оксид алюминия (111) 2,0; оксид кальция (1) 0,5; оксид калия1,0; оксид натрия(1) - 4,0, Дисперсность стеклопорошка 50-200 нм. Этот же порошок наносят методом трафаретной печати и вжигания при 650 С на поверхность металлическогоЗаказ 1496 Тираж 316 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 элемента, которая соответствует В = 0,7 мкм, Высушенные при 150 С элементы приводят в соприкосновение и нагревают до 500 С с одновременной подачей напряжения до 400 В. Выдерживают его 15 мин при достижении 500 С. Получают готовое соединение после отжига без подачи напряжения при 250 С в течение 30 мин.Примеры показывают, что различные детали (элементов датчиков) могут быть соединены методом анодной посадки через стеклопорошок, дисперсность которого ограничена значением В соединяемых поверхностей, что позволяет соединять более грубые поверхности, соответствующие В = 0,7 мкм, чем в известном способе соединения поверхностей, соответствующих йг = 0,05-0,1 мкм. Таким образом предлагаемый способобладает широкими технологическими возможностями, а соединяемые элементы не обязательно должны содержать стек лянные элементы, при этом чистота соединяемых поверхностей может соответствовать Вг = 0,7 мкм.Формула изобретения Способ соединения деталей путем на несения стеклопорошка по крайней мере наодну из соединяемых поверхностей деталей, приведения их в контакт и впаивание в электрическом поле, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения технологиче ских воэможностей, наносят стеклопорошок, максимальный размер частиц которого не превышает высоту неровностей соединяемых поверхностей деталей.