SU1574411A1 - Способ сварки двух материалов с различными температурами плавлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к микросварке полупроводников и может быть применено в приборостроении. Цель изобретени  - повышение надежности и упрощение способа. Способ состоит в приварке микропровода к нитевидному кристаллу посредством пропускани  электрического импульса между концом микропровода, наход щимс  на поверхности кристалла, и дополнительным электродом. Микропровод выполнен из частей разнородных материалов. Промежуточна  вставка выполнена с температурой плавлени  большей и теплопроводностью меньшей, чем температура плавлени  и теплопроводность контактного микропровода. Соотношение их длин при одинаковом сечении определ ют из уравнени  L₁/L₂ = (λ₁/λ₂)^.K, где L₁ и L₂-длины микропроводов

λ₁ и λ₂ - их удельные теплопроводности

K - коэффициент, завис щий от температуры концов микропровода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

1

(21)4384938/31-27

(22) 29.02 88

(46) 30 06.90. Бюл № 24

(71)Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола

(72)С.С.Варшава, А.С.Островска  и Л.Н Пе- лех

(53)621.791.763.1 (0888)

(56)Патент Японии № 22886, кл. 12В 111. 1969.

(54) СПОСОБ СВАРКИ ДВУХ МАТЕРИАЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ТЕМПЕРАТУРАМИ ПЛАВЛЕНИЯ

(57)Изобретение относитс  к микросварке полупроводников и может быть применено в приборостроении. Цель изобретени -повышение надежности и упрощение способа. Способ состоит в приварке микропровода к нитевидному кристаллу посредством пропускани  электрического импульса между концом микропровода, наход щимс  на поверхности кристалла и дополнительным электродом Микропровод выполнен из частей разнородных материалов . Промежуточна  вставка выполнена с температурой плавлени  большей и теплопроводностью меньшей, чем температура плавлени  и теплопроводность контактного микропровода Соотношение их длин при одинаковом сечении определ ют из уравнени  h/l2 (Ai/te)-K, , где li и 2 - длины микропроводов; AI иА2 - их удельные теплопроводности , К - коэффициент, завис щий от температуры концов микропровода 2 з п.ф-лы, 1 ил, 1 табл.

(Л

ОСП

VI

Ьь

N

Изобретение относитс  к технике микросварки и мохет быть использовано в полупроводниковом приборостроении.

Цель изобретени  - повышение надежности и упрощение способа.

На чертеже приведена схема осуществлени  способа.

Прин ты обозначени : 1 - нитевидный кристалл (НК), 2 - графитовый электрод, 3 - промежуточна  вставка, 4 - контактный микропровод, 5 место соединени  микропровода и промежуточной вставки в виде шарика, 6 - держатель микропровода.

Способ осуществл етс  следующим образом .

На основе теплофизмческмх данных подбирают материал микропроводов 3 и 4. Материал микропровода 3, кроме того, должен обеспечивать его хорошее спл-авление с полупроводником 1. Диаметр микропровода должен быть в 3 - 5 раз меньше эффективного диаметра НК. Омические или выпр мл ющие контакты обеспечиваютс  за счет предварительного диффузионного легировани  микропровода 3. Импульсной приваркой в спирте на стекл нной подложке соедин ют части микропровода 3 и 4, образу  при этом небольшой шарик 5. Подготовленный таким образом микропровод закрепл ют в держателе 6, располагают конец на поверхности НК 1, опуска  графитовый электрод. 2 на конец микропровода 3, производ т его приварку к НК 1. Длительность и напр жение импульса подбирают экспериментально. Обычно напр жение при приварке Pt или Аи микропровода 030 - 50 мкм составл ет 5 - 7 В, длительность импульса до 0,1 с, Из материалов, обладающих достаточной пластичностью по температура плавлени , наиболее близка к тугоплавким полупроводникам Pt, однако сравнительна  невысока  теплопроводность приводит к перегоранию микропровода при приварке, поэтому втора  часть изготавливаетс  из материала с более высокой теплопроводностью и более низкой температурой плавлени  (Аи, Си), что обеспечивает легкость сплавлени  микро- проводов 3 и 4, а также возможность пайки второго конца части 4.

Дл  установлени  соотношени  между длинами 3 и 4 обозначим их И и i, а коэффициенты теплопроводности -К и Кг. Использу  известные уравнени  теплопроводности

Q St,

0)

где А- коэффициент теплопроводности; AT- градиент температуры;

t - врем ,

и уравнение теплового баланса (равенство потоков, которые подход т к спаю 5 и отвод тс  от него), запишем

л AT с f , AT ...

А1 -:- Si t t

или

0

li

k

(2)

11l2

где ТПл1 и ТПл2 температуры плавлени  частей 3 и 4 соответственно;

Т0 - температура конца держател .

5 Пренебрега  теплоотдачей в окружающую среду и полага  Si 82, получим

ll/l2(AlA2)-K,(3)

где К AT/AT . ,

В таблице приведены теплофизиче0 ские параметры контактных материалов и тугоплавких полупроводников.

При м е р. Создавали омические контакты к НК GaP р-типа. В качестве материала промежуточной вставки использовали

5 Pt-микролровод d 50 мкм, легированный Zn, В качестве контактного микропровода использовали Au-микропровод (или Си). Согласно уравнению (3) находим отношение h/l2. Так как 90/310,

К

1755-1063

- 0,7, то - 0,2 при ис1063-50

пользовании контактного микропровода длиной им, И 2 нм. Эксперименты подтвердили правильность соотношени  (3), при выполнении которого не происходило перегорани  микропровода.

При создании контактов к HK/JSIG использовали пары микропроводов молибден-медь , при этом 100/300, „ . 2620-1083 , . ц пк . /12-О.Ь при 12- - 1 см, Ь 0,5 см.

Технико-экономические преимущества способа: повышаетс  надежность и быстро

та создани  контактов, а также экономичность , так как устран етс  брак, св занный с перегоранием ммкропровода. Кроме того, более длинна  часть микропровода может быть выполнена из более дешевых метал- лоа, а максимальна  длина части микропровода из драгметалла легко рассчитываетс .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   55I, Способ сварки двух материалов с различными терлпературами плавлени , преимущественно нитевидных кристаллов тугоплавких полупроводников с контактными микропроводами, при котором между соедин емыми материалами устанавливают промежуточную вставку с температурой плавлени , отличной от температур плавлени  свариваемых материалов,1 о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  надежности и упрощени  способа, промежуточную вставку выполн ют из металла с большей температурой плавлени , чем температура плавлени  полупроводника и металла контактного микропровода, и теплопроводностью меньшей, чем у контактного микропровода.
2. 2. Способ по п.1,отличающийс  тем, что промежуточную вставку и контактный микропровод вылолн ют из микропроводов , соотношение длин которых при их

   0

   одинаковом сечении определ ют из формулы

   (i/i2 (Ai/A2) К,

   где И и 12 - длины микропровода промежуточной вставки и контактного микропрово- да;

   А,1иА2 - удельные теплопроводности микропровода промежуточной вставки и контактного микропровода;

   К-коэффициент, завис щий от заданных температур концов микропроводов .

   3, Способ по пп.1 и 2, от л и ч а ю щ и й- с   тем,что сначала промежуточную вставку и контактный микропровод сваривают между собой.