Способ диффузионной сварки полупроводников или металлов с щелочными стеклами

 

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом, в частности к диффузионной сварке, и может быть использовано на предприятиях электронной, авиационной и других отраслях промышленности. Цель повышение качества соединения путем исключения окислов на свариваемой поверхности стекла при изготовлении многослойных изделий. Для получения изделий, содержащих полупроводниковые или металлические пластины с расположенным между ними слоем из щелочного стекла, сварку осуществляют в две стадии. На первой стадии слой из щелочного стекла сваривают с первым слоем из полупроводника или металла, прикладывая к стеклу отрицательный, а к полупроводнику положительный электропотенциал. Затем со свободной поверхности стекла удаляют слой, перенасыщенный щелочными элементами, и приваривают к нему второй слой полупроводника или металла.

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом, в частности к диффузионной сварке, и может быть использовано на предприятиях электронной, авиационной и других отраслях промышленности. Цель изобретения повышение качества соединения путем исключения окислов на свариваемой поверхности стекла при изготовлении многослойных изделий. Способ осуществляют следующим образом. Детали из полупроводника или металла устанавливают в контакте с деталью из щелочного стекла и размещают их в сварочной камере. Затем к детали полупроводника или металла прикладывают положительный электропотенциал, а к детали из щелочного стекла отрицательный. Детали нагревают до температуры сварки и осуществляют изотермическую выдержку. После сварки детали охлаждают, со свободной поверхности стекла удаляют слой, перенасыщенный щелочными элементами, устанавливают в контакте с ним вторую деталь из полупроводника или металла, при этом отрицательный электропотенциал оставляют на стекле, нагревают до температуры сварки и осуществляют изотермическую выдержку. После сварки полученное многослойное изделие охлаждают и извлекают из сварочной камеры. В момент приложения электропотенциала за счет миграционной поляризации у положительного электрода образуется обедненный Na слой. Поле концентрируется на границе положительный электрод стекло. К отрицательному электроду выходят положительно заряженные ионы Na и нейтрализуются на поверхности стекла, образуя на нем слой щелочных металлов и их окислов, перенасыщенный щелочными металлами слой стекла. Удаление этого слоя способствует получению качественного соединения при дальнейшей сварке второго слоя полупроводника или металла. П р и м е р. Производят диффузионную сварку в электростатическом поле дисков из монокристаллического кремния толщиной 0,2 мм, диаметром 8,0 мм со стеклом "Пирекс" в виде дисков диаметром 8,0 мм, толщиной d 0,4 мм, расположенных между дисками из кремния. Кремний обрабатывают по 14 классу, стекло по 12 классу. Оптимальный режим: температура сварки Т 680 К, напряжение U 400 В. На первой стадии сваривают два диска. К диску из кремния прикладывают положительный электропотенциал, а к диску из стекла отрицательный. Изотермическую выдержку осуществляют 10 мин под давлением. После сварки со свободной поверхности стекла сошлифовывают слой, перенасыщенный щелочными элементами, толщиной не менее 2 мкм. Затем размещают на ней второй диск из полупроводника и сваривают его со стеклом аналогично сварке первого диска. После сварки полученное многослойное изделие охлаждают и подвергают механическим испытаниям, которые показывают повышение прочности соединения.

Формула изобретения

СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ИЛИ МЕТАЛЛОВ С ЩЕЛОЧНЫМИ СТЕКЛАМИ, при котором детали сдавливают, к полупроводнику или металлу прикладывают положительный электропотенциал, а к стеклу отрицательный и осуществляют изотермическую выдержку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения путем исключения избытка химических соединений щелочных металлов на свариваемой поверхности стекла при изготовлении многослойных изделий, со свободной поверхности стекла удаляют слой, перенасыщенный щелочными элементами.