171004. lajstromszámú szabadalom • Nagyfrekvenciás, szélessávú ultrahang átalakító és eljárás annak előállítására

5 171004 6 jó kötés lenne létrehozható a 10 MHz alatti frekvenciatartományban. A modern akusztikus eszközök túlnyomó része azonban az 50... 1000MHz sávban működik. Ilyen nagy frekvencián akusztikusán vékony kötést készíteni nem lehet a szűk- 5 séges kis rétegvastagság miatt. Ezért negyed-, vagy félhullám vastag réteget kell alkalmazni, kihasználva a réteg impedancia-transzformációs tulajdonságait is. Minthogy ilyen kötésnél az összes rétegek ötvöződnének és megolvadnának, ezért a réteg- 10 vastagság pontos betartása nem megvalósítható, s így a rezgésközvetítő réteg átviteli tulajdonságai kézbentarthatatlanok. A termokompressziós indium-kötés tulajdonságai 15 tehát nem javíthatók meg lényegesen, ha kézenfekvőnek látszó módosításokat alkalmazunk. A 2. ábra alapján ismertetjük a találmány szerinti kötési szerkezet létrehozására alkalmas eljárást 20 példaképpen. A találmány szerinti termokompressziós kötés létrehozásakor először kémiai és ultrahangos tisztítási módszerekkel az 1 rezgő elemet és a 2 25 közeget megtisztítjuk. Ezután vákuumban - megfelelő körülmények között — felpárologtatjuk "a 2 közegre a megfelelő 6 vastagságú Al-ból, vagy Be-ból lévő 3 alátétréteget, illetve a rezgő elemre az esetleges tapadást előkészítő 5 réteget, majd ezt 30 követően felpárologtatjuk az In-ból vagy Sn-ből lévő 4a és 4b kötőréteget. Ezután az 1 rezgő elemet és a 2 közeget a vákuum megszüntetése nélkül felmelegítjük a kötési hőmérsékletre (In esetén 157...200C0

, Sn esetén 230 . .. 250 C°), 35 majd a kötendő 4a és 4b rétegek felületeit összenyomjuk, és így a megolvadt kötőrétegek a kötést létrehozzák, úgy hogy létrejön az 1. ábra szerinti homogén 4 kötőréteg. 40 Ily módon a termokompressziós indium-kötés hátrányai is kiküszöbölhetők. Ugyanis: 45 1. A megolvadó kötőréteg vastagsága igen kicsi, hiszen a réteg csak kötési funkciót lát el. Bár pl. az inidum kötőréteg vastag rétegben felpárologtatva agglomerátumokat képez, azt tapasztaltuk, hogy 50 vékony rétegben felpárologtatva ilyenek nem képződnek, és egyenletes, teljes felületű kötés biztosítható. 2. Az alátétréteg a kicsi koncentrációjú kötőre- 55 teggel a kötési hőmérsékleten (pl. az In esetén 157 .. . 2Q0C°-on) nem ötvöződik az In-mal, mert az alátétréteg fémjének oldékonysága az olvadt kötőréteg fémjeben igen kicsi, ezért a kötés alacsony hőmérsékleten létrehozható. 60 A kicsi, de nem zérus oldékonyság miatt a kötőréteg az alátétréteghez jól tapad. Ugyancsak jól tapad pl. az indium az Al-réteg felületén - 65 levegőre való kivitelkor — keletkező oxidhártyához is és így nem szükséges a teljes kötési folyamatot megszakítás nélkül vákuumban elvégezni. Az alátétréteg jól tapad a szokásos rezgő elemhez és közegekhez is, mivel pl. az AI2O3 képződési entalpiája nagy (1675 kj/mól). így tapadást elősegítő egyéb rétegeket nem kell alkalmazni. A kialakított kötés mechanikusan kellően szilárd. 3. Az Al-alátétréteg elektromosan jó vezető. Megjegyezzük, hogy alátétrétegként Be is alkalmazható, amelynek hátránya az Al-mal szemben, hogy magasabb hőmérsékleten olvad és kevésbé jó vezető. 4. A rezgésközvetítő réteg akusztikus impedanciája, melyet a pl. Al-alátétréteg határoz meg, elég közel esik az általában használt közegek impedanciájához. E kidolgozott módszerrel műszaki pa raméterek szempontjából jó minőségű kötés hozható létre, ugyanakkor a kötési eljárás egyszerű és gazdaságosan megvalósítható. Szabadalmi igénypontok: 1. Nagyfrekvenciás, szélessávú ultrahang átalakító — generátor vagy vevő —, amely villamosan, vagy akusztikusán rezgésbe hozható elemet és rezgést vivő közeget, továbbá e kettő között elhelyezett rezgésközvetítő réteget tartalmaz, amely rezgésközvetítő réteg mind az akusztikusán rezgésbe hozható elemmel, mind a rezgést vivő közeggel mechanikusan szilárd kapcsolatot biztosít - jól tapad - azzal jellemezve, hogy a rezgésközvetítő réteg legalább két részből tevődik össze, oly módon, hogy akusztikusán vékony, vagy-^illetve-^vastagságú alumínium vagy berillium rétegen akusztikus vékonyságú indium- illetve ón kötőréteg van elhelyezve, ahol A az ultrahang hullámhossza, és az így kialakított rezgésközvetítő réteg két oldala közvetlenül, vagy további egy vagy több, de együttesen is akusztikus vékonyságú réteg közbeiktatásával csatlakozik a rezgésbe hozható elemhez és a rezgést vivő közeghez. 2. Eljárás az 1. igénypont szerinti nagyfrekvenciás, szélessávú ultrahang átalakító előállítására, amelynél egy rezgő elemet és egy rezgést továbbító közeget, — továbbiakban közeget — szokványos kémiai, ultrahangos, vagy egyéb tisztításnak vetjük alá, és tisztított felületeik közé közbenső rétegeket viszünk fel vákuumban és termokompresszióval egyesítjük azokat, azzal jellemezve, hogy egyrészt a rezgő elemre (1) esetleg tapadást elősegítő akusztikusán vékony, különösen Al- vagy Be- réteg (5) közbeiktatásával, kötőrétegként In-t vagy Sn-t párologtatunk fel, szintén akusztikusán vékony rétegben (4b)(

másrészt a közegre (2) akusztikusán vékony, vagy-A. vagy A vastagságú (6) alátétréteget (3) viszünk fel, amely Al-ból vagy Be-ból van, ahol A az 3 i