Способ соединения сапфира с металлом Советский патент 1988 года по МПК C04B37/00 

1

со

kj

Од

о

:.;r-,-, F,. p;v:|jjf относится К ХИМИИ К

(.гтн.пг 7пги: к может быть г спсльзова- но при патрабстке и изгото-злгм:ки гяр мети гного Баку-л- плотногс ч-ермоптойкс го сс йдичения сапфира с металлом,

изобретения - улу тшение гер- мети гиост - и тарнсс гойкос л сосдип;; нкя путем 71екьшения механических напряженийДля соединечия сапфира с металла- HJ титан„ кок ар 5 Больфре ;, сталь ) кспользз от компекс рующую прокладку., состскщз о из киемнля полученного гшролизом креннлйог Ганкчег кмх вещее В на сапфир,, э1Т5-;такски кят в виде пла;:титп 1 монокристлплкческогг irpeM fiKHj а татсже стекла марок Пи рекс % С 48 1„ ИХС-10, ианес пнного па тоиерхкость металла способом наплаялекня с последующей полировкой или Е Bi-i,ri:e гшаетиа.ь, Соедтшение сапфира с нет;1ллом производится при темпеиатуре нагрева и приложении лсстояннот с напряжения 5 вгличкны хсторьж гфкзедекы в табл, : , термостойкость -- в табл, 2с. После соеди-- некик проводилось измерен чг герметичности и м8хант-гчесх1- Х кдлряжЕний Ti узле,

Образпы подвергались воздействию пяти термоцкклов при темп-вратурах и затем тер юциклиро- закию ггрк температурах Ю С и .+ 300 С я при температурах -ISD .C, -:-400 °С Между группам , термокриклов провод -шось измерентле гермети шости и махн лческих 1 апря кений R соединении „

Как видно из табл,1 и Z,, каилуч- шай герметичностьЮр терМостойзсостью и минимальными механическгош паиря- жениями обладают образзды;, содержа- птае KOMneHCHPVronyifl npoicna.nKv ия кремния, получе ного пиро.гетзог крем- Н2 1йорганического вещестзй к стекла,, наплавленного на металл ; затем шлифованного и полкроьанкпго пля улучгаекил контакта.

Для измерения MSxaHH4P:rKHrr ; напряжений в соедкиеннк лосле чгнесэния слоя кремния иа сапфяр лироли- за х оемнийорганическях з: :11дест. -1,-, раз ло Ч РКт-т д х ЙОГ пейс.т зием тлеготт сло разряда, эпитакски произк одилпсь ле- гированиа слоя кремния примесью бо- ва или путем наложеляя л,-- асти;ч111 мо0

5

нокристаллического кремния л-тила лооизводимости, марки 1A2 G iK3O ,5-60 и нагрева и гтиложепия постоянного напряжения, способом фотолитографии н крсмни1 г рорми- ровался теняометрический мост, с четырьмя или двумя активныг и теняоре- исторами. В дальнейшем формирова- .лись проводники„ межсоединения и омические контакт 11„

Измерение механических .напряжений в соединении после изготовления об- разпов и термониклирования осушеств-; ляли с лрименением грузолорил-Еевого манометра МП-60,, источник напряжения постоянного токл Б5-8,, ампервольт-- vierpa , Щфрового , магазина сопротивлений F33,

Использование данного способа соеди1 ения сапфира о металлом обесле- иивает улучшение герметичности соединения при нормальных TONmepaTypax на два порядка, улучшение термостойкости соединения Б диапазоне теоме- ратур от --50 д,о +150 С. на два порядка, а в диапазоне температур от

f Г С , f f f

-Ь.Д) до ,я)П С, на три порядка, уменьшение механических напряжений { и соединении в с-10 раз.

Ф о р м у л а и 3 обре т е н и я

1 „ Способ соединения сапфира с металлом, включающий контактирование плоских соединяемых поверхностей,, нагрев до 150-1200 С и приложение постоянного напряжения 300-1000 В о т л и ч а ю щ и и с я тето, гго,

р с делью улучп ения герметичности и термостойкости соединения путем 1еньп ения механических напряжений, между сапфиром и металлом последовательно размещают компенсируюых чо

прокладку, состоящую из слоя кремния толщиной 3-5 мкм и слоя щело чного стекла; а напряжение прикладываю-- положительньпч потенциалом к кремнию, а отрицательным - к металлу

2,Способ по п,, 1, о т л и ч а - ю щ к и о я тем, что слой кремния наносят на сапфир путем пиролиза кр емнийоргани1-1еских соелинео-ч;;-;,

3,Способ по ПП, 1 и 2. С; т :i И-ч а ю га и и с я теМд что слой -и.е- лочкого стекла тгаплавляют иг- поверх - lioCTb металла.

0

т я n n 11 ft S 1

Изобретение относится к технологии получения вакуумплотных метал- локерамических узлов и может быть использовано в электронной, электротехнической и других областях техники для получения герметичных соединений сапфира с металлами. Для улучшения герметичности и термостойкости соединения сапфира с металлом путем уменьшения механических напряжений между сапфиром и металлом размещают двухслойную компенсирующую прокладку, состоящую из слоев кремния толщиной 3-5 мкм и щелочного стекла. Прокладки размещают так, чтобы кремний контактировал с сапфиром, а стекло с металлом. Полученную сборку сжимают, нагревают до температуры 150-1200 С и прикладывают постоянное напряжение 300-1000В положительным потенциалом к кремнию, а отрицательным к металлу. Слой кремния можно нанести на, сапфир путем пиролиза кремнийоргани- ческих веществ, а слой стекла наплавить на поверхность металла. Выход годных после термоудара по режиму (-100)-(300) С составляет 100%, после термоудара по режиму (-150) -

Ковар предварительно oicHcneH.

Соелииеиие пластпиы креи«яя к сапфиру с гтрнлоаеянем поля

изр естный

tooo

1000

12

1 10

550

lonn

1 -10

500

1000

5

Mcr

400

800

1-10

500

1000

I-ID

500

1000

1 lO

500

1000

I 10

Таблица 2

Продолжение табл.2