Леонид Синев » Публикация

Аннотация При электростатическом соединении, также известном как анодная посадка, кремний соединяется со стеклом посредством приложения внешней разности потенциалов и одновременного нагрева до температур 200…450 °С. После соединения детали, охлаждаясь до рабочей температуры, взаимно деформируются. Вследствие разности значений коэффициентов теплового линейного расширения стекла и кремния образуются механические напряжения, также называемые коэффициентными. Целью данной работы является определение технологических и конструктивных решений для обеспечения соединения с минимальными коэффициентными напряжениями. Нелинейная зависимость коэффициентов теплового линейного расширения материалов соединяемых деталей от температуры затрудняет минимизацию коэффициентных напряжений при помощи выбора материалов по справочным данным о средних значениях коэффициентов теплового линейного расширения в температурном диапазоне. Для оценки возможностей по снижению механических напряжений, вызванных разницей тепловых свойств соединяемых материалов, в работе использовали две модели представления сборки: два тонких соединённых слоя и многослойный композиционный материал. Исходя из свойств двух марок соединяемых стёкол (ЛК5, Borofloat 33) и кремния, на основании описанных моделей рассчитаны значения коэффициентных напряжений при температуре Tw в деталях, соединённых при нескольких разных фиксированных температурах Tb. Показано наличие зависимости коэффициентных напряжений на поверхности кремния от соотношения толщин соединённых кремния и стела. На основании полученных оценок сделан вывод, что, варьируя толщину стекла, можно получить нулевые напряжения на некоторой глубине кремния или же иметь на этой глубине напряжения заданной величины. Приведены способы применения моделей оценки для оптимизации режима проведения электростатического соединения пластин кремния и стекла с целью минимизации влияния коэффициентных напряжений в диапазоне рабочих температур получаемого прибора.