Способ изготовления литого микропровода Советский патент 1980 года по МПК H01B13/06 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТОГО МИКРОПРОВОДА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам изготов ления литого микропровода в стеклянной изоляции. Известен способ изготовления лито го микропровода в стеклянной изоляции путем высокочастотной плавки и механической растяжки непрерывно подаваемой заготовки шихтового металла с помощью плотно охватывающего вязкого стеклянного покрытия. Способ обеспечивает защиту шихтового метешла от выгорания компонентов . Однако известный способ не позволяет из-за частых прободений стеклянного покрытия получать микропровода из перитектических соединений, для которых даже создание необходимой цилиндрической заготовки заданного состава является чрезвычай но сложной технической задачей. Известен также способ изготовления литого микропровода с помощью высокочастотного индуктора, расплавляющего металлическую навеску, находящуюся в стеклянной трубке, в которой создано разрежение, включающий операции формирования микрованны и вытягивания из размягченного конца стеклянной трубки капилляра . Недостатком этого способа является низкое качество микропроводов изперитектических, преимущественно полуп-роводниковых,соединений ( I In.SbTej и др.) , выражающееся в отсутствии монокристалличности, отклонении состава жилы от стехиометрии и от состава исходной навески. Это объясняется разложением соединения в расплаве микрованны в процессе литья микропровода, внедрением отдельных его компонентов в структуру жилы и частично улетучиванием отдельных компонентов. Цель изобретения - повышение качества микропроводов из полупроводниковых перитектических соединений. Поставленная цель достигается тем, что микрованну покрывают слоем окислов металлов, химически более активных, чем компоненты жилообразующего материала, с толщиной не менее четверти высоты микрованны, создают внутри трубки давление выше атмосферного и подд-ерживают мощность в индукторе такой, что пондеромоторная сила, действующая при этих условиях на расплав в микрованне, в 1,5-2,5 раза больше его веса. Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображены стеклянная трубка 1, высокочастотный индуктор 2, бункер 3, заслонка 4, порошок 5 окислов, распорка б, микрованна 7, магнит 8, стеклообразный слой 9 окислов и литой микропровод 10. Изготовление микропровода согласно предлагаемому способу включает следующие операции. В запаянную с одного конца стеклянную трубку 1 (предварительно обезжиренную) помещают навеску полупроводникового перитектического соединения. Трубку закрепляют в установ ке литья микропровода таким образом, чтобы запаянный ее конец располагался в области высокочастотного индуктора с одной из следующих рабочих частот:440, 880, 1760 кГц. В стеклянную трубку вводят и закрепляют бункер 3, например в виде по лого цилиндра, с магнитоуправляемой заслонкой 4, в котором помещается по рощок окислов металлов, химически бо лее активных, чем компоненты перитек тического соединения. Обычно бункер 3 закрепляют в верхней части трубки при помощи распорок б или способом магнитной подвески. Стеклянную трубку 1 промывают аргоном и создают в ней при помощи спе циальной компрессорной системы давле ние, ..выше атмосферного, обычно на 50-100 na(rv5-10 мм вод. ст.). Затем повышая мощность в индукторе, навеску расплавляют, формируют микрованну 7, которая включает в себя расплав полупроводникового перитектического соединения и размягченный конец стеклянной трубки, образующий оболочку, покрывающую расплав снизу и с боковы сторон. Одновременно с завершением плавления навески поверхность расплава покрывают слоем окислов металла из бункера 3, для чего открывают заслон ку 4 при помощи магнита 8. Окислы пр тепловом контакте с микрованной спекаются, образуя вязкий стеклообразны слой 9 окислов. Далее из размягченного конца стек лянной трубки вытягивают капилляр, который заполняется расплавом перит тического соединения из микрованны, образуя после кристаллизации жилу л того микропровода 10. Мощность в ин дукторе поддерживают в процессе изготовления микропровода такой, чтобы пондеромоторная сила, действующая на расплав в микрованне, была в 1,5 2,5 раза больше веса этого расплава Соотношение между пондеромоторной силой F и мощностью Р, выделяемой индуктором в микрованне (обычно известной и легко регулируемой элек трическими режимами работы высокототного генератора), описывается мулой е lUo - магнитная проницаемость вакуума i р - удельное сопротивление материала навески (расплава), f - частота электромагнитного поля индуктора; А - коэффициент, зависящий только от геометрии системы. Для конического индуктора коэффиент А определяется выражением ) 1.- Г- & /1-П; n.--v 1 a() г - радиус расплава полупроводникового перитектического соединения в самом широком месте микрованны (экватора) , h - расстояние от нижнего среза индуктора до экватора расплаваJ г - радиус отверстия индуктоО- - угол конусности индуктора. Kg- эмпирический коэффициент, лежащий в пределах от 1,5 до 1,8. В качестве полупроводникового мариала для изготовления литогс микпровода предлагаемым способом исльзуется, как уже указывалось, тройая фаза квазибинарного разреза nSb-lnTe. а именно перитектические оединения :injStoTe, и Зп ЗЪТвг Для указанных соединений микрована покрывается смесью окислов следуюего состава: 10-12% 6-8% LinO/ 5-20% CaOJ 10-12% MgO, остальое. Другие перитектические соединения ребуют другого состава окислов, коорый подбирается экспериментально. Повышенное давление в стеклянной, рубке и наличие вязкого слоя окислов а поверхности расплава микрованны репятствуют разложению перитектиеского соединения и не позволяют отельным его компонентам испариться из икрованны. Химическая активность меаллов, входящих в состав окислов, репятствует реакциям обмена и замещения между ними и компонентами перитектического соединения. При этом важную роль играет поверхностное натяжение вязкого слоя окислов. Исключить повышенноедавление в стеклянной трубке за счет увеличения толщины слоя окидлов не представляется возможным, так как это приводит к подъему уровня расплава в микрованне (из-за давления электромагнитного поля) отеканию окислов по стенкам оболочки микрованны в нижнюю часть и, в конечном счете, - к прекращению процесса литья.

Повышенное давление на расплав со стороны электромагнитного поля индуктора служит защитой от прободения стеклянной оболочки микрованны и препятствует разложению перитектического соединения в процессе изготовления микропровода.

Использование предлагаемого способа позволяет впервые в мировой практике изготовить литые микропровода в стеклянной изоляции с монокристаллической жилой из полупроводниковых перитектических соединений InojSbTeg и I пд SbTs) Диаметр жилы полученных микропроводов лежит в пределах от 10 до 200 мкм. При низкой температуре на образцах микропровода с жилой из InjSbTe обнаружена сверхпроводимость, что в сочетании с полупровод ни ковы: ж .свойствами расширяет возможность применения таких микропроводов (в частности для создания особо чувствительных приемников инфракрасного излучения)

Формула изобретения

Способ изготовления литого микропровода в стеклянной изоляции, включающий индукционное расплавление навески из жилообразующего материала, расположенной внутри стеклянной трубки, формирование из образующегося раплава лдакрованны под давлением в трубке, отличным от атмосферного, и поддержание требуемой мощности в индукторе, отличающийся тем, что, с целью повышения качества микропровода из полупроводниковых перитектических соединений,, микрованну покрывают слоем окислов металлов, химически более активных, чем компоненты жилообразующего материала с толщиной не менее четверти высо.ты микрованны, создают внутри трубки давление выше атмосферного и поддерживают мощность в индукторе, обеспечивающую значение пондеромоторной силы, действующей на расплав в микро- ванне, в 1,5-2,5 раза больше его вес

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

8