Способ приклеивания полупроводниковых материалов
Использование: приборостроение, электронная промышленность. Сущность изобретения: совмещают соединяемые поверхности до зазора, величина которого выбрана не меньшей длины волны исполь зуемого ультрафиолетового излучения к которому чувствительна фотоинициирующая система фотополимеризующей композиции , а при облучении ориентируют поток излучения вдоль зазора.
СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 1 21/58
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
\
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4863055/21 (22) 30,08.90 (46) 07.11,92. Бюл. М 41 (71) Научно-производственное обьединение
"Орион" (72) Н.И.Экивина, В.П.Беляев, Л.В.Киселева, Д.А.Аранович, С.Б.Мейман, Г.Э.Поповян, Ю.С.Трошкин и А.И.Дирочка (56) Заявка Японии N. 63-57618, кл. С 08 F 220/28, 1988.
Изобретение относится к способам склеивания и может быть использовано в приборостроении, в электронной и радиотехнической промышленности, в частности при изготовлении фотоприемников, при склеивании оптических волноводов на основе полупроводниковых материалов.
Целью изобретения является расширение класса соединяемых материалов за счет обеспечения возможности соединения непрозрачных для ультрафиолетового (УФ) излучения материалов.
Сущность способа заключается в том, что воздействуют УФ-излучением не через прозрачный для УФ-излучения материал, т.е, не перпендикулярно клеевому слою, а с торца соединяемых полупроводниковых пластин в клеевой зазор между ними, т.е, вдоль клеевого слоя.
Установлено следующее. Так как все полупроводниковые материалы имеют высокие коэффициенты показателя преломления, то зазор между склеиваемыми поверхностями обладает свойствами оптического волновода, по которому почти без
„„5U„, 1774396 А1 (54) СПОСОБ ПРИКЛЕИВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: приборостроение, электронная промышленность. Сущность изобретения; совмещают соединяемые поверхности до зазора, величина которого выбрана не меньшей длины волны используемого ультрафиолетового излучения к которому чувствительна фотоинициирующая система фотополимеризующей композиции, а при облучении ориентируют поток излучения вдоль зазора. потерь распространяется УФ-излучение (небольшие потери обусловлены поглощением поверхностью полупроводникового материала, которое тем меньше, чем выше качество обработки поверхности). В результате воздействия УФ-излучения на фотоинициирующую систему композиции образуются свободные радикалы, которые присоединяются по двойным связям к молекулам валентноненасыщенных соединений 4 композиции, вызывая цепную реакцию ра- Ф диальной полимеризации. Таким образом, (д) обеспечивается склеивание непрозрачных О для УФ-излучения материалов. При толщи- © не клеевого слоя менее значения длины волны пика поглощения фотоинициирующей системой композиции УФ-излучени» не проходит в зазор между склеиваемыми пластинами и, следовательно, полимеризлции клеевого состава не происходит.
Следует также отметить, что адгезионная прочность склеивания данным способом выше, чем в известном способе, принятом за прототип. Предположительно зто можно объяснить тем, что приклеивае1774396 мая поверхность полупроводникового материала под воздействием УФ-излучения активируется и может становится оптическим сенсибилизатором и участвовать в переносе энергии, тем самым способствуя развитию цепной реакции радикальной полимеризации как на поверхности полупроводника, так и в обьеме клеящей компо-. зиции.
Кроме того, в случае УФ-облучения полупроводниковых материалов, особенно итипа проводимости, наряду с радикальной полимеризацией параллельно может проте кать реакция полимеризации ионного типа, в итоге может иметь место механизм ионнорадикальной полимеризации, Кроме того, под действием УФ-излучения в полупроводнике может увеличиваться количество и энергия электронов в зоне проводимости, при этом должен понижаться потенциальный барьер на поверхности полупроводника, что может способствовать туннелированию электронов из обогащенной зоны проводимости, которые участвуют в переносе заряда и также способствуют цепной реакции полимеризации как на поверхности полупроводника, так и в объеме клея.
Пример, Для осуществления способа были использованы пластины из полупроводниковых материалов lnSb (толщиной 0,6 мм), GaAs (толщиной 0,7 мм), Si (толщиной
0,4 мм), GdxHg1-хТе (толщиной 0,8 мм), склеиваемые с подложками из высокоомного германия толщиной 0,5 мм. Для получения сравнительных данных указанные пластины из полупроводниковых материалов склеивали с подло>кками из сапфира по способу, принятому за прототип.
В качестве источника УФ-излучения применяли ртутно-кварцевую лампу высокого давления ДРТ-1000.
В качестве фотополимеризующейся композиции использовали анаэробные герметики УГ-3 (ТУ 6-01-1211-79), AH-260 (ТУ
6-01-2-712-88), АН-117 BM (ТУ 6-02-30-89), клей УФ-отверждения "Квант-401" (ТУ 6-012-731-84) и композицию УФ-отверждения . марки ЭАК, содер>кащую 100 вес.ч. эпоксиакриловой смолы на основе эпоксидной смолы ЭД-20 и 4 вес.ч. изобутилового эфира бензоина в качестве фотоинициирующей системы.
Режимы облучения были традиционные для композиций УФ-отверждения; интен10
55 сивность УФ-излучения (0,3+. 0,05) 10
Вт/м, время облучения 5-15 мин.
Для определения адгезионной прочности все склеенные пары приклеивали высокопрочным эпоксидным клеем холодного отверждения марки ХСКД ОС0,029.000 ИУ к металлическим "грибкам", Адгезионную прочность определяли на разрывной машине PM-05.
Композицию УФ-отверждения наносили на поверхности соединяемых пластин, совмещали, помещали в зажимное устройство, создавали давление 0,05 МПа (для
CdxHg)-хТе — 0,02 МПа) и воздействовали
ЧФ-излучением в направлении клеевого шва.
Всего осуществлено было 15 склеек предлагаемым способом и столько же способом, принятым за прототип.
Данные по склейкам и результатам их испытаний приведены в таблице, Как видно из таблицы, данный способ позволяет склеить полупроводниковые материалы, не прозрачные для УФ-излучения, с использованием фотополимеризующихся композиций с получением адгезионнопрочного соединения. Полупроводниковый матеРиал СбхН91-хТе из-за своей низкой механической прочности отрывается не по границе склеивания, а по объему, т,е. раньше, чем происходит адгезионное разрушение.
Использование изобретения позволяет расширить класс материалов, склеиваемых фотополимеризующимися композициями.
Формула изобретения
Способ приклеивания полупроводниковых материалов, включающий нанесение фотополимеризующейся композиции с фотоинициирующей системой на соединяемые поверхноСти, совмещение соединяемых поверхностей, сжатие детали и облучение ультрафиолетовым излучением композиции до ееполимериэации, отл ича ю щи и ся тем, что, с целью расширения класса соединяемых материалов за счет обеспечения возмо>кности соединения непрозрачных для ультрафиолетового излучения материалов, совмещение соединяемых поверхностей осуществляют до зазора, размер которого выбран не меньше длины волны используемого излучения, к которому чувствительна фотоинициирующая система, а при облучении ориентируют поток ультрафиолетового излучения вдоль зазора, 1774396
Предлагаеный способ кц пп
Способ-прототип толщина адгезнонкпеевого ная flpo I слоя нкн ность, Пда адгезионсклеиваеные конгюзнция показатель прелонлес кле ив ееные натериалы длина волны натериапы ная прочюсть! йда
1пбЬ-сапфир !
260,280 !
3,8-4,01 !
У! -3 !
0,5!
3,2-4,01 !
260,280
lI
0,5
Паав -сапфир !
3,48-4,01 !
365
Oi-сапфир !
1,0!!
260,280!
320,340!
Il н
3,8-4,01
ll
l!
3,8-4,01
ll !
1,0
CdHgTe-сапфир и,! н
С4Ндте-сапфир
ll !!
1,0
П р и и е ч а н и е: в предлагаенон сгюсобе облучение проводили вдоль клеевого шва (в торец склеиваеных пластин): в способе"прототипе облучение проводили через сапфнровуа подлокку
Составитель В.Псаломщиков
Техред М.Моргентал Корректор А.Долинич
Редактор Т.Юрчикова
Заказ 3930 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС P
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101
1 tnSb-Ce
3
GaAs-Ge
6
7 Si-Ge
9
10, CdHgTe-Ge
ll
12
13 CdggTe-Ge
14
15!
Дн-260 н
I квант-401
lI
Il
АН-113НН
Il !!
16,6
14,9
15,0
13.5
12,6
13,2
10,8
9,6
10,2
10,0
10,0
10,0 l0,0
10,0
10,0
13,3
12,8
12.9
11,9
10,6
10,8
9,5
9,0
9.4
>10,0
>10,0
>10,0
>10, 0
>10, 0
)10,0
