Способ сварки двух материалов с различными температурами плавления Советский патент 1990 года по МПК B23K31/02 

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.Островская 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 относится к микросварке полупроводников и может быть применено в приборостроении. Цель изобретения-повышение надежности и упрощение способа. Способ состоит в приварке микропровода к нитевидному кристаллу посредством пропускания электрического импульса между концом микропровода, находящимся на поверхности кристалла и дополнительным электродом Микропровод выполнен из частей разнородных материалов. Промежуточная вставка выполнена с температурой плавления большей и теплопроводностью меньшей, чем температура плавления и теплопроводность контактного микропровода Соотношение их длин при одинаковом сечении определяют из уравнения h/l2 (Ai/te)-K, , где li и 2 - длины микропроводов; AI иА2 - их удельные теплопроводности, К - коэффициент, зависящий от температуры концов микропровода 2 з п.ф-лы, 1 ил, 1 табл.

(Л

Изобретение относится к микросварке полупроводников и может быть применено в приборостроении. Цель изобретения - повышение надежности и упрощение способа. Способ состоит в приварке микропровода к нитевидному кристаллу посредством пропускания электрического импульса между концом микропровода, находящимся на поверхности кристалла, и дополнительным электродом. Микропровод выполнен из частей разнородных материалов. Промежуточная вставка выполнена с температурой плавления большей и теплопроводностью меньшей, чем температура плавления и теплопроводность контактного микропровода. Соотношение их длин при одинаковом сечении определяют из уравнения L₁/L₂ = (λ₁/λ₂)^.K, где L₁ и L₂-длины микропроводов

λ₁ и λ₂ - их удельные теплопроводности

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

ОСП

VI

Ьь

N

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

Цель изобретения - повышение надежности и упрощение способа.

На чертеже приведена схема осуществления способа.

Приняты обозначения: 1 - нитевидный кристалл (НК), 2 - графитовый электрод, 3 - промежуточная вставка, 4 - контактный микропровод, 5 место соединения микропровода и промежуточной вставки в виде шарика, 6 - держатель микропровода.

Способ осуществляется 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 выпрямляющие контакты обеспечиваются за счет предварительного диффузионного легирования микропровода 3. Импульсной приваркой в спирте на стеклянной подложке соединяют части микропровода 3 и 4, образуя при этом небольшой шарик 5. Подготовленный таким образом микропровод закрепляют в держателе 6, располагают конец на поверхности НК 1, опуская графитовый электрод. 2 на конец микропровода 3, производят его приварку к НК 1. Длительность и напряжение импульса подбирают экспериментально. Обычно напряжение при приварке Pt или Аи микропровода 030 - 50 мкм составляет 5 - 7 В, длительность импульса до 0,1 с, Из материалов, обладающих достаточной пластичностью по температура плавления, наиболее близка к тугоплавким полупроводникам Pt, однако сравнительная невысокая теплопроводность приводит к перегоранию микропровода при приварке, поэтому вторая часть изготавливается из материала с более высокой теплопроводностью и более низкой температурой плавления (Аи, Си), что обеспечивает легкость сплавления микро- проводов 3 и 4, а также возможность пайки второго конца части 4.

Для установления соотношения между длинами 3 и 4 обозначим их И и i, а коэффициенты теплопроводности -К и Кг. Используя известные уравнения теплопроводности

Q St,

0)

где А- коэффициент теплопроводности; AT- градиент температуры;

t - время,

и уравнение теплового баланса (равенство потоков, которые подходят к спаю 5 и отводятся от него), запишем

л AT с f , AT ...

А1 -:- Si t t

или

0

li

k

(2)

11l2

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

Т0 - температура конца держателя.

5 Пренебрегая теплоотдачей в окружающую среду и полагая 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 соотношения (3), при выполнении которого не происходило перегорания 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: повышается надежность и быстро

та создания контактов, а также экономичность, так как устраняется брак, связанный с перегоранием ммкропровода. Кроме того, более длинная часть микропровода может быть выполнена из более дешевых метал- лоа, а максимальная длина части микропровода из драгметалла легко рассчитывается.

Формула изобретения

55I, Способ сварки двух материалов с различными терлпературами плавления, преимущественно нитевидных кристаллов тугоплавких полупроводников с контактными микропроводами, при котором между соединяемыми материалами устанавливают промежуточную вставку с температурой плавления, отличной от температур плавления свариваемых материалов,1 о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения способа, промежуточную вставку выполняют из металла с большей температурой плавления, чем температура плавления полупроводника и металла контактного микропровода, и теплопроводностью меньшей, чем у контактного микропровода.

0

одинаковом сечении определяют 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, зависящий от заданных температур концов микропроводов.

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