Способ изготовления литого микропровода

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>788185

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22. 01. 79 (21) 2715115/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15,1280, Бюллетень ¹46

Дата опубликования описания 151280 (51) М. К.

Н 01 В 13/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621. .315(088.8) (72) Авторы изобретения

И. И ° Гришанов, В. И. Заборовский, А. М. Иойшер, Б. П. Котрубенко, В. М. Миргородский, С. И. Радауцан и Д. П. Самусь

Кишиневский научно-исследовательский институт электроприборостроения Научно-производственного объединения "Микропривод" (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТОГО МИКРОПРОВОДА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам изготовления литого микропрсвода в стеклянной изоляции.

Известен способ изготовления лито- 5 го микропровода в стеклянной изоляции путем высокочастотной плавки и механической растяжки непрерывно подаваемой заготовки шихтового металла с помощью плотно охватывающего 10 вязкого стеклянного покрытия. Способ обеспечивает защиту шихтового металла от выгорания компонентов P1) .

Однако известный способ не позволяет из-за частых прободений стек- 15 лянного покрытия получать микропровода из перитектических соединений, для которых даже создание необходимой цилиндрической заготовки заданного состава является черезвычай- 20 но сложной технической задачей.

Известен также способ изготовления литого микропровода с помощью высокочастотного индуктора, расплавляющего металлическую навеску, нахо- 25 дящуюся в стеклянной трубке, в которой создано разрежение, включающий операции формирования микрованны и вытягивания из размягченного конца стеклянной трубки капилляра 21 . 30

Недостатком этого способа является низкое качество микропроводов изперитектических, преимущественно полупроводниковых,соединений (!п 5ЬТе ! п4 5bTe и др. ), выражающееся в отсутствий монокристалличности, отклонении состава жилы от стехиометрии и от состава исходной навески. Это объясняется разложением соединения в расплаве микрованны в процессе литья микропровода, внедрением отдельных его компонентов в структуру жилы и частично улетучиванием отдельных компонентов.

Цель изобретения — повышение качества микропроводов из полупроводниковых перитектических соединений.

Поставленная цель достигается тем, что микрованну покрывают слоем окислов металлов, химически более активных, чем компоненты жилообразующего материала, с толщиной не менее четверти высоты микрованны, создают внутри трубки давление выше атмосферного и поддерживают мощность в индукторе такой, что пондеромоторная сила, действующая при этих условиях на расплав в микрованне, в 1,5-2,5 раза больше его веса.

788) 85 где

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На чертеже изображены стеклянная трубка 1, высокочастотный индуктор

2, бункер 3, заслонка 4, порошок 5 окислов, распорка б, микрованна 7, магнит 8, стеклообразный слой 9 окислов и литой микропровод 10.

Изготовление микропровода согласно предлагаемому способу включает следующие операции.

В запаянную с одного конца стек- 10 лянную трубку 1 (предварительно обезжиренную) помещают навеску полупроводникового перитектического соединения. Трубку закрепляют в установке литья микропровода таким образом, )5 чтобы запаянный ее конец располагался в области высокочастотного индуктора с одной из следующих рабочих частот:440, 880, 1760 кГц.

В стеклянную трубку вводят и закрепляют бункер 3, например в виде полого цилиндра, с магнитоуправляемой заслонкой 4, в котором помещается порошок окислов металлов, химически более активных, чем компоненты перитектического соединения. Обычно бункер

3 закрепляют в верхней части трубки при помощи распорок б или способом магнитной подвески.

Стеклянную трубку 1 промывают аргоном и создают в ней при помощи спе- З0 циальной компрессорной системы давление, .выше атмосферного, обычно на

50-100 Па (5-10 мм вод. ст. ) . Затем повышая мощность в индукторе, навеску расплавляют, формируют микрованну 35

7, которая включает в себя расплав полупроводникового перитектического соединения и размягченный конец стеклянной трубки, образующий оболочку, покрывающую расплав снизу и с боковых 4() сторон.

Одновременно с завершением плавления навески поверхность расплава покрывают слоем окислов металла из бункера 3, для чего открывают заслонку 4 при помощи магнита 8. Окислы при 4 тепловом контакте с микрованной спекаются, образуя вязкий стеклообразный слой 9 окислов.

Далее из размягченного конца стеклянной трубки вытягивают капилляр, G который заполняется расплавом перитектическогo соединения из микрованны, образуя после кристаллизации жилу литого микропровода 10. Мощность в индукторе поддерживают в процессе из- 55 готовления микропровода такой, чтобы пондеромоторная сила, действующая на расплав в микрованне, была в 1,52,5 раза больше веса этого расплава.

Соотношение между пондеромоторной силой F и мощностью Р, выделяемой индуктором в микрованне (обычно известной и легко регулируемой электрическими режимами работы высоко- 65 частотного генератора), описывается формулой

8о

Р 2 % где,0о — магнитная проницаемость вакуума; — удельное сопротивление материала навески (расплава), — частота электромагнитного поля индуктора, А — коэффициент, зависящий только от геометрии системы °

Для конического индуктора коэффициент A определяется выражением

Р 2 (1 0 )

Э

+1)Х Ф 2

Й

@ . 2 ф Х

r — радиус расплава полупроводникового перитектического соединения в самом широком месте микрованны ("экватора") расстояние от нижнего среза индуктора до "экватора" расплава, r — радиус отверстия индуктора, угол конусности индуктора, К вЂ” эмпирический коэффициент, лежащий в пределах от 1,5 до 1,8.

В качестве полупроводникового материала для изготовления литого микропровода предлагаемым способом используется, как уже указывалось, тройная фаза квазибинарного разреза

lnSb-lnTe, а именно перитектические соединения 3п 5bTe u Jn 5ЬХЭ

2 4 in указанных соединений микрованна покрывается смесью окислов следующего состава: 10-12% Na20, б-8Ъ Li О, 15-20% СаО 10-12% Mg0, Si0 — остальДругие перитектические соединения требуют другого состава окислов, который подбирается экспериментально.

Повышенное давление в стеклянной трубке и наличие вязкого слоя окислов на поверхности расплава микрованны препятствуют разложению перитектического соединения и не позволяют отдельным его компонентам испариться из микрованны. Химическая активность металлов, входящих в состав окислов, препятствует реакциям обмена и заме788185 щения между ними и компонентами перитектического соединения. При этом важную роль играет поверхностное натяжение вязкого слоя окислов. Исключить повышенное давление в стеклянной трубке за счет увеличения толщины слоя окислов не представляется возможным, так как это приводит к подъему уровня расплава в микрованне (из-за давления электромагнитного поля) стеканию окислов по стенкам оболочки микрованны в нижнюю часть и, в конечном счете, — к прекращению процесса литья.

Повышенное давление на расплав со стороны электромагнитного поля индуктора служит защитой от прободения 15 стеклянной оболочки микрованны и препятствует разложению перитектического соединения в процессе изготовления микропровода.

Использование предлагаемого спо- д() соба позволяет впервые в мировой практике изготовить литые микропровода в стеклянной изоляции с монокристаллической жилой из полупроводниковых перитектических соединений

IngSbTey u Iп 5ЬТе диаметр жилы полученных микропроводов лежит в пределах от 10 до 200 мкм. При низкой температуре на образцах микропровода с жилой из jn SbTe обнаружена сверхпроводимость, что в сочетании с полу- ЗО проводниковыми .свойствами расширяет возможность применения таких микропроводов (в частности для создания особо чувствительных приемников инфракрасного излучения)

Формула изобретения

Способ изготовления литого микропровода в стеклянной изоляции, включающий индукционное расплавление навески из жилообразующего материала, расположенной внутри стеклянной трубки, формирование из образующегося расплава микрованны под давлением в трубке, отличным от атмосферного, и поддержание требуемой мощности в индукторе, отличающийся тем, что, с целью повышения качества микропровода из полупроводниковых перитектических соединений„ микрованну покрывают слоем окислов металлов, химически более активных, чем компоненты жилообразующего материала, с толщиной не менее четверти высоты микрованны, создают внутри трубки давление выше атмосферного и поддерживают мощность в индукторе, обеспечивающую значение пондеромоторной силы, действующей на расплав в микро— ванне, в 1,5-2,5 раза больше его веса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 254619, кл. Н 01 В 13/06, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 505032, кл. Н 01 В 13/06, 1978.

788185

Составитель Е. Зиновьев

Редактор В. Романенко Техред С.Мигунова Корректор Ю. Макаренко

Заказ 8362/60 Тираж 844 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4