Устройство для сжатия пластин

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ ПЛАСТИН(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Комаров Фадей Фадеевич Пилько Владимир Владимирович Пилько Владимир Владимирович Малышев Виктор Степанович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Устройство для сжатия пластин, состоящее из рабочей камеры с размещенным в ней подогреваемым столом, герметичной крышки и присоединенных к рабочей камере трубопроводами манометра, вентилей и вакуумного насоса, отличающееся тем, что центральная часть крышки выполнена из упругого термостойкого материала. Полезная модель преимущественно относится к области технологии микроэлектронных устройств и, в частности, может быть использована при изготовлении многослойных пластин. Известны устройства для механического сжатия пластин 1. Сжатие пластин производится при сближении двух плоских жестких пуансонов. Основным недостатком этих устройств является необходимость использования пластин постоянной толщины с малым отклонением от плоскостности. В случае пластин с неоднородной толщиной возникает 70342011.02.28 неравномерность распределения давления по поверхности и имеется возможность формирования в зазоре между пластинами замкнутых прослоек газов или жидкостей. Наиболее близким по конструкции и принципу действия к заявляемому устройству является универсальный вакуумный пост 2, состоящий из рабочей камеры с размещенным в ней подогреваемым столом, жесткой герметичной крышки (изготавливаемой из толстой стали или стекла) и соединенных с рабочей камерой трубопроводами манометра,вентилей и вакуумного насоса. Устройство позволяет полностью удалять жидкости и газы из зазора между пластинами. Основным недостатком данного устройства является малое давление сжатия пластин, создаваемое силами гравитации. Деформации крышки вакуумного объема под действием сил атмосферного давления при этом никак не используются и считаются побочным вредным явлением. Заявляемое устройство предназначено для закономерного сжатия разогретых пластин контролируемым усилием при одновременном удалении газов и жидкостей из зазора между пластинами. Задачей предлагаемой полезной модели является улучшение качества соединения пластин, создание плотного пакета из контактирующих по всей поверхности пластин, не содержащего газовых и жидкостных прослоек между соединяемыми поверхностями. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для сжатия пластин, состоящем из рабочей камеры с размещенным в ней подогреваемым столом, герметичной крышки и присоединенных к рабочей камере трубопроводами вентилей, манометра и вакуумного насоса, центральная часть крышки выполнена из упругого термостойкого материала. Технический результат достигается за счет того, что на этапе прогрева пакета пластин жидкие компоненты переводятся в газообразное состояние. В процессе откачки газов из рабочей камеры упругая часть крышки деформируется и сжимает пластины последовательно от центра к краям. Одновременно с механическим сжатием происходит откачка газов из зазора между пластинами. Давление на верхнюю пластину может регулироваться временем откачки. По достижении предельного вакуума в рабочей камере давление равномерно распределено по поверхности пакета пластин и равно атмосферному. В результате применения устройства становится возможным использование пластин,отличающихся от идеальной плоскости на величину, равную пределу упругой деформации материала пластины, возрастает площадь соприкосновения соединяемых поверхностей, исключается наличие в зазоре между пластинами замкнутых прослоек газов и жидкостей. Сущность полезной модели поясняется чертежом. Устройство включает рабочую камеру 1 с размещенным в ней подогреваемым столом 2, герметичную крышку 3 с упругой термостойкой пластиной 4, манометр 5, вентили 6 и 7 и вакуумный насос 8, соединенные с рабочей камерой трубопроводом 9. Устройство работает следующим образом. Пакет пластин 10 через крышку 3 помещают в рабочую камеру 1 на стол 2. Закрывают крышку 3. Производят нагрев пакета до температуры 150-200 С, открывают вентиль 6 и производят откачку рабочей камеры с помощью вакуумного насоса 8, контролируя давление по манометру 5. Упругая термостойкая пластина 4, деформируясь внутрь вакуумного объема, оказывает давление на пакет пластин последовательно, начиная от центра к краям, и сжимает его. Закрывают вентиль 6. Открывают вентиль 7 и напускают воздух в рабочую камеру. Открывают крышку 3. Производят выгрузку пакета пластин из рабочей камеры. Примеры реализации процесса сжатия пластин с помощью заявляемого устройства. Пример 1. Пакет пластин кремния через крышку 3 с упругой пластиной 4, изготовленной из витона-А (фтористый винилиден/гексафторпропилен согласно ГОСТ 8752-79), толщиной 4 мм помещают в рабочую камеру 1 на стол 2. Закрывают крышку 3. Производят нагрев пакета до температуры 150 С. Выдерживают пакет при этой температуре 100 секунд. От 2 70342011.02.28 крывают вентиль 6 и производят откачку газов из рабочей камеры с помощью вакуумного насоса 8, контролируя давление по манометру 5. По достижении давления 1 Па закрывают вентиль 6. Открывают вентиль 7 и напускают воздух в рабочую камеру. Открывают крышку 3. Производят выгрузку пакета пластин из рабочей камеры. Пример 2. Пакет пластин кварцевого стекла через крышку 3 с тонкой упругой пластиной 4, изготовленной из фторопласта-4 (политетрафторэтилен, ГОСТ 10007-80), толщиной 2 мм помещают в рабочую камеру 1 на стол 2. Закрывают крышку 3. Производят нагрев пакета до температуры 200 С. Выдерживают пакет при этой температуре 500 секунд. Открывают вентиль 6 и производят откачку газов из рабочей камеры с помощью вакуумного насоса 8,контролируя давление по манометру 5. По достижении давления 0,5 Па закрывают вентиль 6. Отключают нагрев стола. Через 600 секунд открывают вентиль 7 и напускают воздух в рабочую камеру. Открывают крышку 3. Производят выгрузку пакета пластин из рабочей камеры. Пример 3. Пакет пластин ситалла СТ-50 через крышку 3 с тонкой упругой пластиной 4, изготовленной из нержавеющей стали 12 Х 18 Н 9 Т (ГОСТ 5632-72), толщиной 0,2 мм помещают в рабочую камеру 1 на стол 2. Закрывают крышку 3. Производят нагрев пакета до температуры 170 С. Выдерживают пакет при этой температуре 300 секунд. Открывают вентиль 6 и производят откачку газов из рабочей камеры с помощью вакуумного насоса 8, контролируя давление по манометру 5. По достижении давления 0,5 Па закрывают вентиль 6. Отключают нагрев стола. Через 600 секунд открывают вентиль 7 и напускают воздух в рабочую камеру. Открывают крышку 3. Производят выгрузку пакета пластин из рабочей камеры. Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет осуществить сжатие разогретых поверхностей пластин при одновременном удалении жидкостей и газов из зазора между пластинами и осуществить контакт поверхностей, близкий к идеальному. Оптические измерения, проведенные на пакетах пластин кремния на просвет в инфракрасном диапазоне длин волн, показали полное отсутствие неплотностей и загрязнений внутри сформированных пакетов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3