This paper discusses the application to Si - Borosilicate glass sealing of a new sealing method which utilizes a large electrostatic field to promote bond formation at relatively low temperatures.
Bonding mechanism and the effect of bonding time, bonding temperature, glass thickness, and surface roughness on the bond strength were investigated.
Application of a dc voltage across bonded specimen gradually produced a layer of glass adjacent silicon which was depleted of mobile ions.
As a consequence, an increasingly larger fraction of the applied voltage appeared across the depleted region, and very large electric field resulted. This field accompanyed by large electrostatic force acted as driving force of strong bond.
And stronger bond was formed with increasingly bonding time, temperature, but the dependence of glass thickness was not observed experimentally. A low temperature preoxidation is advantageous for the Si surface having a rougher surface finish than 1 μin.
종래의 유리-금속 접합에 필요한 온도보다 훨씬 낮은 온도에서 정전기장을 이용하여 접합시키는 새로운 접합방법을 Si-Borosilicate glass 조합에 적용하여, 접합온도, 접합시간, 시편의 표면거칠기 및 glass시편의 두께에 따른 접합강도 변화를 인장시험에 의해 조사하고 그 접합기구에 대해 논하였다.
접합시편 양단에 직류전압을 가하면 Si과 접해있는 glass지역에 Na이온이 부족한 층이 생겨서 space charge를 유발시킨다.
이 space charge의 형성으로 인해 유리와 Si사이에는 강한 정전기력이 작용되는데 이 정전기력이 접합에 앞서 접합계면의 physical contact를 이루게한다.
이렇게 전계면의 physical contact가 형성됨과 동시에 polarization 지역의 산소 이온이 금속쪽으로 이동하여 metal oxide를 형성하면서 접합이 이루어진다고 생각된다.
전장에 의한 접합실험에서 가장 중요한 변수인 시편의 표면 거칠기는 1μin 이하인 경우에 대해서는 강한 접합을 보였으나 그이상의 거치른 시편에 대한 접합강도는 약하게 나타났다.
그러나 이들 거치른 시편들도 금속시편만을 미리 preoxidation 시킴으로써 접합강도를 증가시킬수 있었다.
접합온도와 접합시간은 커질수록 강한 접합을 나타내고 0.6mm∼2.0mm 사이의 glass 시편 두께 변화에 따른 접합강도는 거의 일정하게 나타났다.
