Способ получения силумина для полупроводниковой техники

 

Использование: в полупроводниковой технике и для получения исходных заготовок при производстве фольги из алюминиево-кремниевых сплавов. Сущность: приготавливают расплав алюминия, нагревают до 800 - 900^oС, вводят в расплав кремний и никелированный кремний в количестве 10 - 50% от общей массы вводимого, причем соотношение массы никелевого покрытия к массе кремния в никелированном кремнии составляет 1/50 - 1/80 и охлаждают расплав. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии материалов, используемых в полупроводниковой технике, и может быть использовано для получения исходных заготовок при производстве фольги из алюминиевокремниевых сплавов. Известен способ получения силумина путем приготовления расплава алюминия, введения в него кремния, растворение кремния и модифицирование расплава натрием и фосфором. Недостаток известного способа заключается в том, что, достигая измельчения структурных составляющих, в сплаве не обеспечивается необходимый уровень механических свойств, способствующих получению фольги при дальнейшей прокатке литой заготовки. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату к предложенному является известный способ получения силумина для полупроводниковой техники, включающий введение в расплав алюминия чистого кремния и пластин кремния с осажденным на его поверхности фосфором. Известный способ представляется достаточно эффективным способом получения силумина для полупроводниковой техники. Однако недостаток его заключается в том, что отсутствие регламентирования соотношения чистого кремния и никелированного, а также отсутствие контроля величины никелевого покрытия на пластинах кремния приводит к нестабильности и низкому уровню механических свойств. Известный способ не обеспечивает требуемых механических характеристик сплава, необходимых для получения фольги и не способствует повышению выхода годной при прокатке. Целью изобретения является повышение механических свойств силумина. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения силумина для полупроводниковой техники, включающем приготовление расплава алюминия, нагрев до 800-900^оС, введение в расплав кремния и модифицирование никелированным кремнием, выдержку расплава в течение 10-20 мин и охлаждение, никелированный кремний вводят в количестве 10-50% от общей массы вводимого кремния, причем соотношение массы никеля и массы кремния в никелированном кремнии составляет 1/50-1/80. Способ осуществляется следующим образом. Расплав алюминия высокой чистоты нагревают до 800-900^оС. Такая температура обеспечивает наилучшие условия растворения кремния в алюминии. Затем в расплав алюминия вводят расчетное количество сначала чистого, а затем никелированного кремния, в котором отношение массы никеля к массе кремния в никелированном кремнии составляет 1/50-1/80, а количество никелированного кремния составляет 10-50% от общей массы вводимого кремния. Поскольку в никелированном покрытии присутствует определенное количество фосфатов, то, оговаривая отношение массы никелевого покрытия к массе кремния, на который нанесено никелевое покрытие, задается определенное количество фосфора, вводимого в расплав силумина. В то же время, задавая процентное соотношение никелированного кремния в зависимости от общей массы вводимого в расплав кремния достигается необходимое количество фосфора для модифицирования расплава с заданным содержанием кремния в сплаве. Предлагаемые режимы обеспечивают строго постоянное соотношение между составом силумина и количеством вводимого модификатора. Это позволяет получать максимально возможные механические свойства литой заготовки, обеспечивающие высокие технологические свойства литого сплава. После введения кремния расплав выдерживают в течение 10-20 мин для полного растворения кремния. Выдержка менее 10 мин не обеспечивает полного растворения кремния в алюминии. При выдержке в течение 20 мин кремний полностью растворяется в алюминии, более длительная выдержка приводит к насыщению расплава водородом, снижению качества сплава и образованию пузырей на поверхности фольги, прокатанной из такого сплава. П р и м е р ы. Для получения заэвтектического силумина с 17% (по массе) кремния использовали алюминий марки А995, расплав которого разогревали в муфельной электрической печи до 800-900^оС, после чего вводили кремний в чистом виде, затем никелированный кремний в количестве 10-50% от общей массы вводимого кремния, с соотношением массы никеля и массы кремния в никелированном кремнии 1/50-1/80. После выдержки расплава при заданной температуре в течение 10-20 мин расплав охлаждали в металлических кокилях. Чтобы получить соотношение массы никелевого покрытия и массы кремния в никелированном кремнии в количестве 1/50-1/80 никелированию подвергали диски кремния диаметром 32 мм толщиной 0,4-0,7 мм. После обезжиривания поверхности дисков кремния и сушки их опускали в кипящий раствор следующего состава, г/л: хлористый никель NiCl ₆H₂O 30 гипофосфат натрия NaH₂PO₃ H₂O 10 хлористый аммоний NH₄Cl 50 лимонная кислота C₆H₃O₇ H₂O 50 в который добавляли водный аммиак до получения синего цвета. После выдержки дисков кремния в кипящем растворе в течение 10 мин их промывали деионизованной водой до нейтральной реакции. После перечисленных операций на кремниевом диске диаметром 32 мм и толщиной 0,4 мм осаждается 0,02 г никеля, а на диске кремния толщиной 0,7 мм 0,022 г никеля. Считая массу дисков соответственно 1,0 и 1,75 грамма, величина соотношения массы никеля к массе кремния в никелированном кремнии составляет 1/50-1/80. Конкретные режимы получения с 17% кремния предлагаемым и известным способами, а также механические свойства силумина приведены в таблице. Как видно из данных таблицы, предложенный способ обеспечивает повышение уровня прочностных и пластических свойств силумина как в литом состоянии, так и в катаном состоянии в виде фольги толщиной 0,04 мм.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛУМИНА ДЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ТЕХНИКИ, включающий приготовление расплава алюминия, нагрев до 800 - 900^oС, введение в расплав кремния и модифицирование никелированием кремнием, выдержку расплава в течение 10 - 20 мин и охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств силумина, никелированный кремний вводят в количестве 10 - 50% от общей массы вводимого кремния, причем соотношение массы никеля к массе кремния в никелированном кремнии составляет 1/50 - 1/80.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---