Задачник по АРИЗ-85-В - [5]
2. Шаг назад от ИКР.
Кристаллы на микрон отстают друг от друга.
3. Как теперь достичь ИКР.
В это минимальное расстояние помещается что-то, что прекрасно заполняет микротрещины и микрополости кристалла и входит в основу так, что кристаллы и основа становятся одним целым.
ШАГ 4.3.Применение смеси ресурсных веществ.
Прослойка может быть сделана из смеси высокоплавких металлов.
ШАГ4.4.Замена имеющихся ресурсных веществ пустотой или смесью ресурсных веществ с пустотой.
Задача не решается.
ШАГ4.5.Применение веществ, производных от ресурсных (или применением смеси этих производных веществ с «пустотой»).
См. шаг 4.3. Прослойку делать из высокоплавких металлов с температурой плавления выше, чем температура плавления основы.
ШАГ4.6.Введение электрического поля или взаимодействия двух электрических полей.
Может быть, воспользоваться электрическим полем для проникновения прослойки в микротрещины и микрополости кристалла?
ШАГ4.7.Введение пары «поле — добавка вещества, отзывающегося на поле».
Задача может быть решена, например, использованием электролиза для покрытия кристаллов необходимым металлом.
Часть 5. Применение информфонда
ШАГ 5.1.Применение стандартов.
Можно применить стандарт 1.1.3. Переход к внешнему комплексному веполю.
где
В>1 — кристаллы алмаза;
В>2 — связующий материал;
П — адгезия;
В>3 — икс-элемент (дополнительный металл).
ШАГ 5.2.Применение задач аналогов.
В качестве задачи-аналога может служить задача о припайке золотых проводников к микросхеме8.
Условие задачи
Обычно проводники в интегральных микросхемах (ИМС) делают из золота, имеющего самое малое удельное сопротивление току, но недопустимо плохую адгезию с материалом подложки. Как быть?
Решение
Сначала наносят подслой, имеющий хорошую адгезию с подложкой и с золотом, а затем на него напыляют золото. В качестве подслоя берут никель или титан.
Таким образом, прослойка должна иметь хорошую адгезию с алмазом и с основой.
ШАГ 5.3.Приемы разрешения ФП.
Разделение свойств в пространстве
Внесение дополнительного очень тонкого слоя между кристаллом и основой. Слой должен быть не больше нескольких микрон.
ШАГ 5.4. Применение «Указателя физэффектов».
В качестве физических эффектов могут применяться, например, расплавление, бомбардировка, диффузионная сварка.
Химический эффект — химическое осаждение металлов при разложении карбонилов металлов.
Часть 6. Изменение и (или) замена задачи
ШАГ 6.1.Переход от физического ответа к техническому.
Наиболее эффективным способом для нанесения покрытия на алмаз оказалось химическое осаждение металлов при разложении карбонилов металлов9.
По данному способу покрытие алмаза осуществляют химическим осаждением металлов при разложении карбонилов металлов, сорбированных на подложку из газовой фазы, в реакторе с принудительным цикличным перемещением подложки из зоны сорбции реагента в зону его разложения и обратно путем псевдоожижения, механического или вибрационного перемешивания.
Материал покрытия диффузно связывают со связующим материалом за счет последующего диффузионного отжига сформированного покрытия, т. е. металл покрытия связывают со связующим материалом путем диффузионной сварки, тем самым превращая их в единое целое.
На способ изготовления алмазного инструмента получен патент10. Покрытие наносится на абразивное зерно (алмаз) при высокой температуре таким образом, чтобы металл проникал во все поры и трещины на поверхности абразивных зерен максимально глубоко, что создает «корневую» систему, удерживающую металлическое покрытие на поверхности (рис. 4).
Рис. 4. Соединение алмазных зерен 1 — абразивное зерно; 2 — связующий металл; 3 — поры; 4 — трещины; 5 — металл покрытия.
ШАГ 6.2.Проверка формулировки задачи на сочетание нескольких задач.
Задача решена.
Решены несколько задач:
1. Как соединить алмаз с основой, чтобы основа не занимала много места и алмаз крепко удерживался основой? Создали прослойку толщиной 2—10 мкн.
2. Как нанести прослойку на алмаз? Использовано химическое осаждение металлов при разложении карбонилов металлов.
3. Как соединить прослойку с основой так, чтобы это составляло единое целое? Диффузионная сварка.
ШАГ6.3.Изменение задачи.
Задача решена.
ШАГ6.4.Переформулировка мини-задачи.
Задача решена.
Часть 7. Анализ способа устранения ФП
ШАГ7.1. Контроль ответа.
— Рассмотреть вводимые вещества и поля.
Введено вещество — высокоплавкий металл. Введены поля: химическое поле — химическое осаждение и диффузия.
— Можно ли не вводить новые вещества и поля, использовав ВПР — имеющиеся и производные?
В данном решении вводится новое вещество — прослойка.
— Можно ли использовать саморегулируемые вещества?
В качестве такого вещества использовали материал прослойки.
— Ввести соответствующие поправки в технический ответ.
Поправок вводить не нужно.
ШАГ7.2.Предварительная оценка полученного решения.
Контрольные вопросы:
а) Обеспечивает ли полученное решение выполнение главного требования ИКР-1 («Элемент сам…»)?
Полученное решение выполняет главное требование ИКР-1, лишние ресурсы не тратятся. Алмазы практически находятся вплотную (занимают 97% от общей массы инструмента) и прочно держатся в основе — высокая стойкость.
