способ склеивания пластины cdxhg1-xte с сапфировой подложкой
Классы МПК: | C09J5/00 Способы склеивания вообще; способы склеивания, не отнесенные к другим рубрикам, например грунтовка для клеев |
Автор(ы): | Хитрова Л.М., Брацун С.Я., Беляев В.П., Товстенко В.И. |
Патентообладатель(и): | Государственное предприятие - Научно-производственное объединение "Орион" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-02-06 публикация патента:
15.07.1994 |
Использование: при изготовлении фотоэлектрических полупроводниковых приемников. Сущность изобретения: при склеивании пластины CdxHg1-xTe с сапфировой подложкой на склеиваемые поверхности наносят композицию, содержащую на 100 мас.ч. смолы 5 - 10 мас.ч. сульфониевого производного гексафторфосфата, соединяют склеиваемые поверхности и воздействуют через подложку лазерным излучением в ультрафиолетовом диапазоне мощностью 105-107 Вт/см2. 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ ПЛАСТИНЫ С САПФИРОВОЙ ПОДЛОЖКОЙ, включающий нанесение на склеиваемые поверхности фотоотверждаемой композиции на основе эпоксидиановой смолы и сульфониевого производного гексафторфосфата в качестве фотоинициатора, соединение склеиваемых поверхностей и воздействие через подложку излучением, отличающийся тем, что, с целью предотвращения образования твердого "вытека", наносят композицию, содержащую на 100 мас.ч. эпоксидиановой смолы 5 - 10 мас.ч. сульфониевого производного гексафторфосфата, и воздействуют лазерным излучением в ультрафиолетовом диапазоне мощностью 105 - 107 Вт/см2.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к химии, в частности к способам склеивания с использованием фтополимеризующейся композиции и предназначено для склеивания пластины CdxHg1-xTe с сапфировой подложкой при изготовлении фотоэлектрических полупроводниковых приемников. Известен способ склеивания пластины CdxHg1-xTe с сапфировой подложкой с использованием фотоотверждаемой композиции. Этот способ включает нанесение фотоотверждаемой композиции на склеиваемые поверхности и УФ-облучение обычно под лампой ультрафиолетового излучения длиной волны 180-400 нм. Однако, комплекс свойств полученных клеевых соединений не удовлетворяет предъявляемым к ним требованиям по криостойкости (-269 - 150оС), химической стойкости к растворителям и адгезионной прочности к полированному сапфиру (не менее 10,0 МПа). Наиболее близким по технической сущности является способ склеивания пластины CdxHg1-xTe с сапфировой подложкой, заключающийся в том, что на склеиваемые поверхности наносят эпоксидиановую смолу ЭД-20 с 1-4 мас.ч. трифенилсульфонийгексафторфосфата в качестве фотоинициатора на 100 мас.ч. смолы и облучают ультрафиолетовым излучением интенсивностью 10 Вт/см2 под лампой ДРТ-1000. Соединения CdxHg1-xTe с полированной сапфировой подложкой, получаемые данным способом, обладают требуемыми криостойкостью, химической стойкостью к растворителям и адгезионной прочностью. Недостатком способа является наличие по периметру склейки отвержденного утолщения клея ("вытека"), который значительно осложняет проведение дальнейшей химико-механической полировки более мягкого, чем клей, материала CdxHg1-хТе для получения требуемой толщины полупроводниковой пластины 15 мкм (вместо 400 мкм первоначальной толщины). Целью изобретения является предотвращение образования твердого "вытека". Указанная цель достигается тем, что в известном способе склеивания пластины CdxHg1-xTe с сапфировой подложкой, включающем нанесение на склеиваемые поверхности фотоотверждаемой композиции на основе эпоксидиановой смолы и сульфониевого производного гексафторфосфата в качестве фотоинициатора, соединение склеиваемых поверхностей и воздействие через подложку излучением, наносят композицию, содержащую на 100 мас.ч. смолы 5-10 мас.ч. сульфониевого производного гексафторфосфата, и воздействуют лазерным излучением в ультрафиолетовом диапазоне мощностью по крайней мере не менее 105 Вт/см2. Закономерности между количественным изменением в композиции производного, видом облучения и получаемым новым свойством выявлены не были. Воздействие лазерного излучения в ультрафиолетовом диапазоне мощностью не менее 105 Вт/см2 приводит одновременно к фотополимеризации клея между сапфировой подложкой и пластиной CdxHg1-xTe и к его сублимации с открытой поверхности. Предположительно, при воздействии высокомощного когерентного лазерного излучения на открытую пленку клея - "вытек" при заявленной концентрации фотоинициатора происходит нетривиальное резонирующее взаимодействие сульфониевого производного гексафторфосфата с излучением, которое вызывает сублимацию полимера с подложки. При концентрации производного менее 5% олигомер отверждается, но "вытек" не удаляется, при концентрации производного более 10% в силу ограниченной растворимости его в олигомере появившийся осадок рассеивает излучение, композиция плохо отверждается в толщине слоя, "вытек" сублимируется не полностью. При мощности излучения менее 105 Вт/см2 "вытек" не удаляется. Таким образом, твердый "вытек" клея по периметру склейки не образуется за счет проявления нового свойства - сублимации под воздействием лазерного излучения в ультрафиолетовом диапазоне указанной мощности. Для экспериментальной проверки заявляемого способа были приготовлены фотополимеризующиеся композиции на основе следующих смол:продукт ЭД-20 (олигомеризованный диглицидиловый эфир дифенилолпропана, ГОСТ 10597-87);
СЭДМ-3 (продукт ЭД-20), модифицированный силанолом, ОСТ6-05-448-80;
УП-650Д (диглицидиловый эфир циклогексендиола, ТУ6-05-24-130-81). В 100 мас.ч. смолы растворяли 5-10 мас.ч. следующих сульфониевых производных гексафторфосфата в качестве фотоинициатора: трифенилсульфоний гексафторфосфат (ТСГФ, ТУ88 УССР 192-87) и паратиофенилсульфоний гексафторфосфат (ПТТОГФ). Фотоинициатор предварительно растворяли в ацетоне или метиленхориде, после чего совмещали с эпоксидной смолой до полного растворения при вакуумировании в течение 5 ч при 1.10-3 Торр и последующего вымораживания растворителя жидким азотом. Склеивали полированные сапфировые подложки диаметром 20-30 мм толщиной 0,5 мм с пластинами СdxHg1-xTe диаметром 15-20 мм толщиной 0,4 мм. Клей наносили толщиной 5-10 мкм. Склеиваемые детали совмещали под небольшим давлением и через сапфировую подложку воздействовали сфокусированным лучом лазера с размером пятна 0,1-1,0 см, сканируя по периметру склейки в местах "вытека" клея. В качестве источника лазерного излучения использовали лабораторный твердотельный неодимовый (Nd) лазер на иттриево-алюминиевом гранате (ИАГ) при накачке на синих красителях. Длина волны 355-532 нм, выходная энергия 250 мДж/импульс, максимальная мощность 25 МВт, частота повторения импульсов 10-20 Гц, длительность импульса 10 нс. Может быть использован импульсный лазер на галогенидах инертных газов с эксимерным излучением неустойчивых молекул (У.Дьюли, Лазерная технология и анализ материалов. М.: Мир. 1986). Длина волны XeF-лазера 351 нм, выходная энергия 0,08 Дж/импульс, частота повторения импульсов 100 Гц, длительность импульса 10-20 нс. Конкретные режимы и результаты склеивания приведены в таблице. Как видно из таблицы, заявляемые условия проведения склеивания позволяют получить склейку без твердого "вытека" (примеры 1-8), недостаточное или избыточное количество фотоинициатора в композиции, а также малая мощность лазера не позволяют предотвратить образование твердого "вытека" (примеры 9-11). Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает склейку без твердого "вытека", что значительно упрощает технологию изготовления фотоприемника на основе CdxHg1-xТе и повышает процент выхода годных на операции склеивания.
Класс C09J5/00 Способы склеивания вообще; способы склеивания, не отнесенные к другим рубрикам, например грунтовка для клеев