Brevet FR2027045A1 — publié le 19700925

î 2027045 La présente invention se rapporte à an verre fritté, notamment pour le scellement de traversées en métaux de coeffi^ oient de dilatation thermique compris entre les valeurs approximatives de 60 et 70 10"*^ o La "bonne réalisation des "boîtiers pour composants 5 semi-conducteurs exige tout particulièrement une traversée des parois par les jonctions électriques rigoureusement étanche' aux gaz» faute de laquelle ces composants risqueraient de se détério rer.Ce point revêt toute son importance pour les circuits miniaturisé», qu'il faut placer sous vide pour les rendre fiables s 10 leur "boîtier doit être étanche à l,hélium, c'est-à-dire que sa part de fuites doit être inférieure à ÎO"^™» Hg^l/sc Le scellement de» traversées métalliques dans des verres de qualité commerciale courante est connUo Ces traversées sont de préférence constituées par des métaux de coefficient —7 15 de dilatation thermique compris entre 60 et 70 A 10 . Les alliages Pe-Ni-Co, connus entre autres sous les désignations commerciales "Vacon" ou "Covar" , présentent un coefficient du même ordre» On n'obtient toutefois que très difficilement des 20 boîtiers étanohes à l'hélium avec des verres de qualité commerciale et des traversées en Yacon . Cela tient notamment aa. fait que le point de brisure du métal et le point de transformation du verre sont trop éloignés l'un de l'autre sur l'échelle des températures et qu'il en résulte des microfissurations 25 soui oontrainte qui déterminent des parts de fuite pouvant atteindre lO'^mm ïïgol/s© Il faut entendre par point de brisure du métal une zone de transition entre des modifications cristallines réversibles,. Quant au point de transformation, il représente la 30 zone de transition entre les états élastique et plastique du verre. La figure explicative 1 reproduit les courbes de variation respectives 1 et 2 des coefficients de dilatation thermique de verres de qualité commerciale courante et d'un alliage Yacon en fonction de la température T. On voit sur ces courbes 35 comment se situent les points de brisure 3 (T^.) et de transformation 4 (®g)* admet d'habitude une différence de températures A I de 60 à 80#C entre Tg et pour le scellement de traversées métalliques dans du verre. Cet intervalle usuel est excessif poux des traversées métalliques à sceller de manière 69 44694 2 2027045 étanche à l'hélium. L'invention a pour objet un verre fritté permettant le scellement simple et sûr de traversées étanches à l'hélium constituées par des métaux de coefficient de dila-5 tation thermique compris entre les valeurs approximatives de 60 et 70 K 10~7 . Ce verre fritté est caractérisé par une composition centésimale de 60 - 62 $ Si02, 22- 25 $> ®2^3* 8-10 i* Na20, 3,5-5 $> A1203 , 0-1,5 # KgO, 0-2,5 $ CaO , 0-1 £ MgO, 10 0-3 $> BaO, 0-1 i» Li20 et 0-2 ZnO. Il est possible de rapprocher l'un de l'autre à 5 °C près le point de transformation T_ d'un tel verre fritté S et le point de brisure du métal à sceller en adaptant entre eux leurs coefficients de dilatation. Il résulte de la concor-15 dance des courbes de dilatation, en particulier quant à la position des points et ï^qu'il ne se produit plus de microfissurations sous contrainte dans les traversées métalliques scellées et que l'on peut obtenir dans les boîtiers de circuits miniaturisés que l'on réalise avec un verre fritté conforme à 20 l'invention l'étanchéité à l'hélium tout en leur faisant subir des variations de température allant de -60° au moins aux a-lentours de 120°C« L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme 25 exemple non limitatif et illustré par les figures 2 et 3 du dessin annexé» La figure 2 est une coupe du boîtier d'un circuit miniaturisé 5. Des connexions électriques sont amenées à ce circuit miniaturisé 5 par des "araignées" 6 constituées 30 par des alliages Fe-ITi-Co de coefficients de dilatation de —7 l'ordre de 60 à 70 £ 10 et de points de brisure situés entre 480 et 550°C. Les araignées 6 sont scellées dans une partie 7 du boîtier réalisée à partir d'un verre fritté conforme à l'invention. Le boîtier est fermé par un couvercle 8, par ex-35 emple en A^O^ ou également en alliage ïe-Ni-Co. Ce couvercle 8 est fixé sur la partie de boîtier 7 en verre fritté au moyen d'une soudure de verre 9 à bas point de fusion. Si l'araignée 6 est constituée par un alliage métallique d'une composition en poids de 51 $> Fe, 28 # Ni et 40 21 56 Co que l'on trouve dans le commerce sous le nom de Vacon 20, 69 44694 3 2027045 15 lequel alliage présente dans la gamme de 20 à 400°C an coefficient de dilatation de 63 X 10""^ et a-son point de "brisure à 480°C, on utilise avantageusement un verre fritté de la composition centésimale suivante : 5 61 JÉ Si02, 25 B205 ) 8 Na20, 4 $ AlgO^ 1 $ Li90 et 1 $ ZnO - h Ce verre possède dans la gamme 20 à 400°C ua —7 coefficient de dilatation linéaire^ de 60 % 10 , et son point -j^q de transformation se situe à 480°C. Si l'on constitue l'araignée scellée 6 par l'alliage à 49 f> en poids de fer, 28 $ de nickel et 23 i° de cobalt qae l'on trouve dans le commerce sous la désignation Yacon 70, lequel présente dans la gamme de 20 à 400°C un coefficient —7 de dilatation thermique ^ de 74 % 10 1 et a son point de brisure à 515°C, on utilise, de préférence, pour la partie de boîtier 7 un verre fritté de la composition centésimale ci-dessous indiquée : 60,4 * SiO, f 22,7 $ B205, 10 * Na20, 1,5 1* KgO ? 20 3,9 i> 1120y 1 ï> Li2G et 0,5 i> ZnO Ce dernier verre présente dans la gamme de 20 à 400°C un coefficient de dilatation linéaire^ de 71 y 10"^ et son point de transformation se situe à 515° C. Il importe de noter que, dans les exemples 25 précités, les points de brisure des métaux concordant avec les points de.transformation des verres correspondants et les coefficients de dilatation linéaire ne diffèrent que faiblement des métaux aux verres. La figure 3 est une vue de dessus du boîtier; 30 elle permet de mieux distinguer la forme des araignées 6. 69 44694 4 2027045 RETEIBIO AI I OIS lo Verre fritté, notamment pour scellement de traversées en métaux de coefficient de dilatation thermique -7 compris entre les valeurs approximatives de 60 et 70 X 1° , 5 caractérisé par une composition centésimale de 60-62 $ Si02, 22-25 1° B20j, 8-10 $> ITagO, 3,5-5 1° A1203 avec au moine un des composés EgO , CaO, HgO, BaO, ki20 et ZnO à raison respectivement de 0-1,5, 0-2p, 6-1, Ot3, 0-1 et 0-2 j6c 2. Verre fritté selon la revendication 1 10 caractérisé par la composition centésimale de 61 1» Si02, 25 i> B203, 8 i> ]îa20, 4 i> A1203, 1 3« Verre fritté stilen la revendication 1 caractérisé par la composition centésimale de 60,4 i> Si02 , 22,7 1> B203, 10 ïa20, 1,5 * K20, 3,9 t AlgOj, 1 4o Verre fritté selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par son utilisation ppar la réalisation de boîtiers ou de parties de boîtier pour composants semi-conducteurs, en particulier pour circuits miniaturisés»