RU2670631C1 - Method of preparing microwires with glass shell for electrical connection - Google Patents
Method of preparing microwires with glass shell for electrical connection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670631C1 RU2670631C1 RU2017123108A RU2017123108A RU2670631C1 RU 2670631 C1 RU2670631 C1 RU 2670631C1 RU 2017123108 A RU2017123108 A RU 2017123108A RU 2017123108 A RU2017123108 A RU 2017123108A RU 2670631 C1 RU2670631 C1 RU 2670631C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwires
- glass shell
- microwire
- etching
- microns
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
- C25D7/06—Wires; Strips; Foils
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки материалов для микроэлектроники и может быть использована для изготовления качественных электрических контактов на микропроводах диаметром до 40 мкм со стеклянной оболочкой до 15 мкм, в том числе переменного сечения, использующихся для изготовления ГМИ, стресс-чувствительных датчиков и магнитных меток.The invention relates to the field of materials processing for microelectronics and can be used for the manufacture of high-quality electrical contacts on microwires with a diameter of up to 40 microns with a glass shell of up to 15 microns, including variable cross-section used for the manufacture of GMI, stress-sensitive sensors and magnetic labels.
Известен способ соединения микропроводов [US 8348137 В1]. Способ, заключается в: 1) размещении удлиненной цилиндрической пружины, имеющей первый и второй концы, и изготовленной из паяемого материала на проксимальном конце микропровода, так что проксимальный конец микропровода соединен с первым концом цилиндрической пружины; 2) подаче расплавленного припоя к проксимальному концу микропровода и к первому концу пружины, при этом материал припоя должен эффективно связываться с пружиной, оболочкой и металлическим проводником микропровода после охлаждения без влияния на оболочку микропровода. В результате остывания припоя, проводник микропровода соединяется с первым концом пружины через колпачок припоя, проходящим вдоль части длины первого конца пружины, в то время как микропровод выходит из второго конца пружины. Недостатками способа являются: недостаточная адгезия свинцово-оловянных припоев к жилам микропроводов; малая площадь контакта припоя к жиле микропровода, фактически ограничена площадью сечения микропровода, что при наличии тонкой окисной пленки увеличивает омическую составляющую в спае; существенное увеличение длины микропровода для датчиков и магнитных меток из-за необходимости размещения на концевых частях микропровода контактных пружин, а также ограничения на использование микропроводов для чувствительных датчиков из-за влияния контактных пружин на магнитные свойства системы «микропровод-катушка» использующихся в датчиках, например в ГМИ-сканерах.A known method of connecting microwires [US 8348137 B1]. The method consists in: 1) placing an elongated coil spring having first and second ends, and made of brazed material at the proximal end of the microwire, so that the proximal end of the microwire is connected to the first end of the coil spring; 2) the supply of molten solder to the proximal end of the microwire and to the first end of the spring, while the material of the solder should be effectively connected with the spring, the shell and the metal conductor of the microwire after cooling without affecting the shell of the microwire. As the solder cools, the microwire conductor connects to the first end of the spring through a solder cap extending along part of the length of the first end of the spring, while the microwire exits the second end of the spring. The disadvantages of the method are: insufficient adhesion of lead-tin solders to the conductors of microwires; the small contact area of solder to the core of the microwire is actually limited by the cross-sectional area of the microwire, which in the presence of a thin oxide film increases the ohmic component in the junction; a significant increase in the length of the microwire for sensors and magnetic labels due to the need to place contact springs on the end parts of the microwire, as well as restrictions on the use of microwires for sensitive sensors due to the influence of contact springs on the magnetic properties of the microwire-coil system used in sensors, for example in gmi scanners.
Также известен способ соединения микропроводов [US 20150194236 А1]. Способ, заключается в применении специальных подкладных шайб различной конструкции, в зависимости от типоразмеров присоединяемых электрических контактов. Недостатками способа являются: 1) компрессионная фиксация микропровода в канале подкладной шайбы, что может привести к преждевременному разрушению стеклянной оболочки микропровода и как следствие выходу из строя датчика на его основе; 2) увеличение массогабаритных характеристик датчиков и магнитных меток на основе микропроводов в связи со значительными размерами подкладных шайб, что ограничивает их применение.Also known is a method of connecting microwires [US 20150194236 A1]. The method consists in the use of special back washers of various designs, depending on the sizes of the attached electrical contacts. The disadvantages of the method are: 1) compression fixation of the microwire in the channel of the washer, which can lead to premature destruction of the glass shell of the microwire and as a result of the failure of the sensor based on it; 2) an increase in the weight and size characteristics of the sensors and magnetic tags on the basis of microwires due to the considerable size of the washers, which limits their use.
Создание надежных и прочных электрических соединений с тонкими проволоками, проводниками и микропроводами из аморфных материалов, представляет собой серьезную техническую проблему. Технический результат при использовании способа заключается в подготовке к качественному электрическому соединению микропровода с проводником методом пайки, для следующих типов соединений: а - стыковое; б - нахлесточное; в - телескопическое, с использованием припоев, содержащих свинец (39-50%), олово (50-61%) и обладающих температурой плавления не выше 183°С.Creating reliable and durable electrical connections with thin wires, conductors and microwires of amorphous materials is a serious technical problem. The technical result when using the method is to prepare for high-quality electrical connection of the microwire with the conductor by the soldering method, for the following types of connections: a - butt; b - overlapping; c - telescopic, using solders containing lead (39-50%), tin (50-61%) and having a melting point not higher than 183 ° С.
Технический результат достигается после полного локального удаления стеклянной оболочки в местах создания электрического контакта без повреждения жилы микропровода путем травления стеклянной оболочки микропроводов с помощью геля для травления, последующей промывки водой и электрохимического осаждения медного подслоя на протравленные контактные участки с использованием пирофосфатного электролита.The technical result is achieved after complete local removal of the glass shell at the points where the electrical contact is made without damaging the microwire core by etching the glass shell of the microwires with a pickling gel, followed by washing with water and electrochemical deposition of the copper sublayer on the etched contact areas using pyrophosphate electrolyte.
Изобретение поясняется чертежом, где: на фиг. 1 показаны типы электрических соединений: а - стыковое; б - нахлесточное; в - телескопическое, на фиг. 2 показано полное локальное травление стеклянной оболочки; на фиг. 3 показан результат электрохимического осаждения медного подслоя на оголенный участок жилы микропровода после полного локального травления стеклянной оболочки.The invention is illustrated in the drawing, where: in FIG. 1 shows the types of electrical connections: a - butt; b - overlapping; in - telescopic, in FIG. 2 shows the complete local etching of the glass shell; in fig. 3 shows the result of electrochemical deposition of the copper sublayer on the bare portion of the microwire core after complete local etching of the glass envelope.
Результат достигается путем выполнения последовательных стадий: 1) полное локальное удаление стеклянной оболочки в местах создания электрического контакта без повреждения жилы микропровода путем травления стеклянной оболочки микропроводов с помощью геля для травления; 2) промывка в проточной воде; 3) электрохимическое осаждение медного подслоя на протравленные контактные участки с использованием пирофосфатного электролита.The result is achieved by performing successive stages: 1) complete local removal of the glass shell at the points of creating electrical contact without damaging the microwire core by etching the glass shell of the microwires using etching gel; 2) rinsing in running water; 3) electrochemical deposition of the copper sublayer on the etched contact areas using a pyrophosphate electrolyte.
Для достижения результата необходимо выполнение следующих условий:To achieve the result, the following conditions must be met:
- используемый состав геля для травления должен обеспечивать полное снятие стеклянной оболочки без образования язв и неравномерного травления жилы микропровода;- the used composition of the etching gel must ensure complete removal of the glass shell without the formation of ulcers and uneven etching of the microwire core;
- состав электролита для нанесения медного подслоя CuSO4⋅5H20 - 1,0-2,5 г/л, K4Р2О7 - 80-100 г/л;- electrolyte composition for deposition of CuSO 4 ⋅5H 2 0 copper underlayer - 1.0-2.5 g / l, K 4 P 2 O 7 - 80-100 g / l;
- режим нанесения медного подслоя - температура (Т) - 15-30°С, плотность тока катодная 1-2 А/дм2, время (t) 0,5-2 мин.- mode of deposition of the copper sublayer - temperature (T) - 15-30 ° C, cathode current density 1-2 A / dm 2 , time (t) 0.5-2 min.
Изобретение предназначено для обработки поверхности аморфных магнитомягких микропроводов диаметром до 40 мкм со стеклянной оболочкой до 15 мкм, в том числе переменного сечения, использующихся для изготовления ГМИ, стресс - чувствительных датчиков и магнитных меток, в частности к созданию надежных электрических контактов.The invention is intended for surface treatment of amorphous magnetically soft microwires with a diameter of up to 40 microns with a glass shell of up to 15 microns, including variable sections used for the manufacture of GMI, stress sensitive sensors and magnetic labels, in particular, to create reliable electrical contacts.
Принцип работы способа заключается в деликатном локальном удалении стеклянной оболочки микропровода при использовании геля для травления и последующего нанесения медного подслоя толщиной 0,3-1 мкм.The principle of operation of the method consists in the delicate local removal of the glass shell of the microwire when using a gel for etching and subsequent deposition of a copper underlayer with a thickness of 0.3-1 μm.
Предлагаемым способом провели подготовку электрических контактов путем локального удаления стеклянных оболочек с поверхности микропроводов и электрохимического нанесения медного подслоя в местах последующей пайки:The proposed method carried out the preparation of electrical contacts by local removal of glass shells from the surface of the microwires and the electrochemical deposition of the copper sublayer in the places of subsequent soldering:
Пример 1. Микропровод Co67Fe4Ni2Mo2B11Si14 с диаметром жилы 16,04 мкм и толщиной стеклянной оболочки 8,56 мкм. Проводили последовательные операции по полному локальному травлению стеклянной оболочки до жилы микропровода в геле для травления в течение 15 часов 51 минуты, промывку в воде и сушку на воздухе. После сушки осуществляли электрохимическое осаждение медного подслоя из электролита CuSO4⋅5H2O - 1,75 г/л, K4Р2О7 - 90 г/л по следующему режиму: температура (Т) - 22,5°С, плотность тока катодная 1,5 А/дм2, время (t) 1 мин 15 сек. В результате осаждения получен медный подслой толщиной от 370 до 810 нм.Example 1. Microwire Co67Fe4Ni2Mo2B11Si14 with a core diameter of 16.04 microns and a glass shell thickness of 8.56 microns. Conducted successive operations for the complete local etching of the glass shell to the microwire cores in the etching gel for 15 hours 51 minutes, washing in water and air drying. After drying, electrochemical deposition of the copper sublayer from the CuSO 4 ⋅ 5H 2 O electrolyte - 1.75 g / l, K 4 P 2 O 7 - 90 g / l was carried out according to the following mode: temperature (T) - 22.5 ° С, density cathode current 1.5 A / dm 2 , time (t) 1 min 15 sec. As a result of deposition, a copper sublayer was obtained with a thickness from 370 to 810 nm.
Пример 2. Микропровод Co67Fe4Ni2Mo2B11Si14 с диаметром жилы 11,62 мкм и толщиной стеклянной оболочки 10,03 мкм. Проводили последовательные операции по полному локальному травлению стеклянной оболочки до жилы микропровода в геле для травления в течение 18 часов 34 минут, промывку в воде и сушку на воздухе. После сушки осуществляли электрохимическое осаждение медного подслоя из электролита CuSO4⋅5H2O - 1 г/л, K4Р2О7 - 80 г/л по следующему режиму: температура (Т) - 15°С, плотность тока катодная 1 А/дм2, время (t) 2 мин. В результате осаждения получен медный подслой толщиной от 430 до 580 нм.Example 2. Microwire Co67Fe4Ni2Mo2B11Si14 with a core diameter of 11.62 microns and a glass shell thickness of 10.03 microns. Conducted successive operations for the complete local etching of the glass shell to the microwire cores in the etching gel for 18 hours and 34 minutes, washing in water and air drying. After drying, electrochemical deposition of the copper sublayer from the CuSO 4 ⋅ 5H 2 O electrolyte - 1 g / l, K 4 P 2 O 7 - 80 g / l was carried out according to the following mode: temperature (T) - 15 ° C, cathode current density 1 A / dm 2 , time (t) 2 min. As a result of deposition, a copper sublayer was obtained with a thickness from 430 to 580 nm.
Пример 2. Микропровод Co67Fe4Ni2Mo2B11Si14 с диаметром жилы 16,61 мкм и толщиной стеклянной оболочки 11,65 мкм. Проводили последовательные операции по полному локальному травлению стеклянной оболочки до жилы микропровода в геле для травления в течение 21 часа 34 минут, промывку в воде и сушку на воздухе. После сушки осуществляли электрохимическое осаждение медного подслоя из электролита CuSO4⋅5H2O - 2,5 г/л, K4Р2О7 - 100 г/л по следующему режиму: температура (Т) - 30°С, плотность тока катодная 2 А/дм2, время (t) 0,5 мин. В результате осаждения получен медный подслой толщиной от 290 до 950 нм.Example 2. Microwire Co67Fe4Ni2Mo2B11Si14 with a core diameter of 16.61 microns and a glass shell thickness of 11.65 microns. Conducted successive operations for the complete local etching of the glass shell to the microwire cores in the etching gel for 21 hours and 34 minutes, washing in water and air drying. After drying, electrochemical deposition of the copper sublayer from the CuSO 4 ⋅ 5H 2 O electrolyte — 2.5 g / l, K 4 P 2 O 7 — 100 g / l was carried out according to the following mode: temperature (T) —30 ° C, cathode current density 2 A / dm 2 , time (t) 0.5 min. As a result of deposition, a copper sublayer was obtained with a thickness from 290 to 950 nm.
Поверхности жил микропроводов после полного локального травления стеклянной оболочки и осаждения медного подслоя с последующей пайкой при температуре 190±5°С припоем ПОС61, содержащим свинец 39% и олово 61% обладают высокой смачиваемостью к расплавленному припою, адгезией и обеспечивают надежный электрический контакт стыковыми, нахлесточными и телескопическими соединениями.The cores of the microwires after complete local etching of the glass shell and deposition of the copper sublayer followed by soldering at a temperature of 190 ± 5 ° C with POS61 solder, containing 39% lead and 61% tin, have a high wettability to molten solder, adhesion and provide reliable electrical contact butt and overlap and telescopic connections.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017123108A RU2670631C1 (en) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | Method of preparing microwires with glass shell for electrical connection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017123108A RU2670631C1 (en) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | Method of preparing microwires with glass shell for electrical connection |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2670631C1 true RU2670631C1 (en) | 2018-10-24 |
Family
ID=63923423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017123108A RU2670631C1 (en) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | Method of preparing microwires with glass shell for electrical connection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2670631C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5100517A (en) * | 1991-04-08 | 1992-03-31 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Process for applying a copper layer to steel wire |
RU94020464A (en) * | 1994-06-01 | 1996-04-20 | Б.А. Александров | Ohmic contact for silicon solar element |
MD753Y (en) * | 2013-07-02 | 2014-03-31 | Institutul De Fizică Aplicată Al Academiei De Ştiinţe A Moldovei | Method for producing microwire contact in glass insulation |
RU2621336C1 (en) * | 2016-09-28 | 2017-06-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Gel for thinning of glass shell of microwires |
-
2017
- 2017-06-30 RU RU2017123108A patent/RU2670631C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5100517A (en) * | 1991-04-08 | 1992-03-31 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Process for applying a copper layer to steel wire |
RU94020464A (en) * | 1994-06-01 | 1996-04-20 | Б.А. Александров | Ohmic contact for silicon solar element |
MD753Y (en) * | 2013-07-02 | 2014-03-31 | Institutul De Fizică Aplicată Al Academiei De Ştiinţe A Moldovei | Method for producing microwire contact in glass insulation |
RU2621336C1 (en) * | 2016-09-28 | 2017-06-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Gel for thinning of glass shell of microwires |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI391525B (en) | Stranded copper-plated aluminum cable, and method for its fabrication | |
US5281326A (en) | Method for coating a dielectric ceramic piece | |
JPH09148508A (en) | Lead frame for semiconductor device and plastic molded type semiconductor device using the same | |
CN104152959A (en) | Plating film manufacturing method | |
RU2670631C1 (en) | Method of preparing microwires with glass shell for electrical connection | |
JP2006127939A (en) | Electric conductor and its manufacturing method | |
JPH07157893A (en) | Sn plated wire for electrical contact point and production thereof | |
CN104299719A (en) | Single crystal copper-silver composite conductor and preparation method thereof | |
JP2005105307A (en) | REFLOW-Sn-PLATED MEMBER, METHOD FOR MANUFACTURING THE MEMBER, AND COMPONENT FOR ELECTRICAL AND ELECTRONIC EQUIPMENT USING THE MEMBER | |
WO2019188654A1 (en) | Method for manufacturing insulating superconductive wire rod | |
CN210245928U (en) | Production system of conductive magnetic part | |
JP2007154260A (en) | Method of depositing lead-free plating film | |
WO2019188711A1 (en) | Method for manufacturing insulating superconductive wire rod | |
US9202946B2 (en) | Methods for metallizing an aluminum paste | |
JP5302139B2 (en) | Removal method of displacement plating layer | |
JPH02204919A (en) | Conductor for coil | |
CN108231718A (en) | The compound bonding wire of gold and silver aluminium copper and its manufacturing method with golden clad | |
JP5302140B2 (en) | Removal method of displacement plating layer | |
CN107059074A (en) | A kind of efficient gold plating liquid and gold-plated handling process | |
JPH0221508A (en) | Conductor for minute wire winding | |
KR100460699B1 (en) | An electrode production method for a coating wire | |
JP2000026988A (en) | Au-Sn WELDING MEMBER AND ITS PRODUCTION | |
JPS6035477A (en) | Improved aluminum bus bar | |
JPH08508788A (en) | Method for producing silver-plated aluminum conductor, apparatus for carrying out this method, and conductor obtained thereby | |
BRPI1103105A2 (en) | bimetallic joint fabrication process used in the bonding of electrolytic cells to the busbars, for the reduction of aluminum |