Способ диффузионной сварки Советский патент 1989 года по МПК B23K20/14 

4 СО

to

00 СХ)

Изобретение огносится к снарке давлением с подогрепом, в частности к диффузионной сварке в электростатическом поле полупровод}1икоп или металлов с бесщелочными стекла, и может быть использовано на предприятиях электронной, электротехническо авиационной и других отраслях промыленности.

Цель изобретения - интенсификация процесса и повьпиение качества соединения,

Способ осуществляют следующим образомс .

При срарке полупроводников или металлов с бесщелочными стеклами свариваемую поверхность последних предварительно облучают ионами щелочных металлов с энергией 50-140 кэБ и дозой 5 -10 ион/см . Затем свариваемые детали нагревают, сдавливают, прикладывают к ним постоянно напряжение и осу1иествляют изо термическую вьдержку. После сварки де- тали охлаждают, извлекают из камеры и осуществляют контроль сварного соединения. При облучении используют ионы натрия или калия.

При облучении поверхности стекла ионами натрия или калия с энергией 50-140 кэВ идозой 5 10 -6-lO VoH/C происходит насьпцение подповерхностного слоя на глубине 0,2-0,5 мкм натрием или калием. При последующей сварке в электростатическом поле, з результате искусственно созданной в бесщелочно 5 стекле миграцио1шой поляризации, вызванной диффузией имплантированного в стекле натрия или калия а+ в зоне соединения, обедненной натрием или калием, концентрируется энергия электрического поля, н границе сиарива емых материалов создается максимальное падение прило- женного напряжения.

В результате увеличивается обусловленное электрическими силами усилие сжатия на границе раздела соединяемых материалов, возрастает ток ионной диффузии через эту границу, т.е. взаимодействие инте-нсифи- цируется. Таким образом, удается снизить время образования физического контакта на порядок по сравнению с известным. Клагодаря предварительному облучению ионами натрия или калия обеспечивается постоянство состава свариваемых материалов,что способе гвуот noiibiiiienJiFj качрг.тва сиарпог соединения.

После 1:п.1рки слой стеко а со стороны, противоположной сваривАемой поверх)1ости, мож. г быть удалей.

При чнерг ии облучения меньше 50 кэВ глубина про11;ткиовения натрия vfjiH клл.ля в Tojii iy стекла нез}{ачитель на vO,2 MK -v, -I поверхности стекла частично осаждается металл натрия или калия, который при последующей сварке растрапливяет зону сое;;инеиия т.е. ухудшает качество сварки.

При мноргии свьпче 140 кзВ облу- |.:ение стекол иш ами натрия или калия приводит к возникновению радиационных дефектов в стекле, охрупчива- иию подповерхностного слоя, т.е. уменьшению про гности получаемого впоследстнии соединения.

При дозах ниже 5 -1 О ион/см вводимых количеств натрия или калия недостаточно, т ., е-, не достигается требуемая концентрация электрического поля )ia границе раздела соединяе- мых материалов.

При дозах выше 6 10 ион/см вводимое количество натрия или калия изменяет хиьшческий состав и свойства стекла после проведения сварки, т.е. изме- няет эксплуатационные свойства получаемых изделий.

Пример 1. Производили диффузионную сварку в электростатическом поле дисков из монокристаллического кремния диаметром 8 мм, толщиной 0,2 мм с трубками и-: кварцевого стекла высотой 6 мм, внесшим диаметром 8 мм, внутренним диаметром 4 мкм. Сварку производили при температуре сварки Тсв 850 К, усилии сжатия р 10 МПа, скорости нагрева V н 15 К/мин, скорости охлаждения 8 К/мин, постоянном напряжении и 800 В в течение 20 мин.

Свариваемую поверхность стекла предварительно облучали иона1-1И натрия энергией 100 кэВ и дозой 1 -10 ион/см .

Пример 2. Производили диффузионную сварку в электростатическом поле стекла Corning размером 12 12 мм, толщиной 2 мм с алюминиевой фольгой той же площади толщиной 0,05 мм. Сварку осуществляли при Т,, 780 К, р 1,5 , V V,, 10 К/мин, и 600 В в течение 20 мин.

CwapHPacNfyra поверхность стекла предварительно ионами калия энйргней 100 кзВ и дозой 1-Ю ион/см

Проведенные испытания показали повышение качества сварного соединения .

Формула изобретения

1. Способ диффузионной сварки полупроводников или металлов с бесщё- лочными стеклами, при котором свариваемые детали нагревают, сдавлива

ют

, прикладывают к ним постоянное

напряжение и осуществляют изотермическую вьщержку, отличающий- с я тем, что, с целью повышения качества соединения и интенсификации процесса, свариваемую поверхность стекла предварительно облучают ионами щелочных металлов с энергией 50-140 кэВ и дозой 5 -Ю -6 -Ю ион/см .

2.Способ по П.1, отличающийся тем, что используют ионы натрия.

3.Способ по П.1, отличаю щ и и с я тем, что используют ионы калия.

Изобретение относится к сварке давлением с подогревом, в частности к диффузионной сварке в электростатическом поле полупроводников или металлов с бесгаелочными стеклами, и может быть использовано на предприятиях электронной, электротехнической, авиационной и других отраслях промышленности. Цель изобретения - интенсификация процесса и повышение качества соединения. При-сварке полупроводников или металлов с бесщелочными стеклами свариваемую пов ерх- ность последних предварительно облучают ионами щелочных металлов, например натрия или калия, с энергией 50-140 кэБ и дозой 5 40 ион/см . Затем свариваемые детали нагревают, сдавливают, прикладывают к ним постоянное напряжение и осуществляют изотермическую вьщержку, В процессе сварки возрастает ток ионной диффузии через зону соединения, что интенсифицирует процесс и способствует повышению качества. 2 з.п.ф-лы. (Л