Припой для пайки изделий электронной техники

 

Использование: пайка металлических выводов с неметаллизированной керамикой. Сущность изобретения: припой для гайки изделий электронной техники содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: олово 4 - 5; бор 0,4 - 0,6; титан 34 - 36; карбонат лития 0,4 - 0,6; цирконий 0,4 - 0,6; медь остальное. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии сплавов, содержащих медь, и олово в качестве основы, а также бор, используемых для изготовления припоев.

Известны в металлургии припойные сплавы, содержащие в качестве основы медь и олово [1] Однако, указанные припои не позволяют проводить пайку выводов из сплава 42Н и 29НК с неметаллизированной керамикой из-за отсутствия смачивания с керамикой.

Известен припой (прототип) используемых для пайки изделий электронной техники, содержащий ингредиенты в следующих количества (мас.): олово 2,5-11; никель 0-12; бор 11-15; медь остальное.

Однако пайка металлических выводов из сплавов 42Н и 29НК с керамикой в металлокерамических корпусах интегральных схем не обеспечивает необходимой прочности паяного соединения из-за неудовлетворительной смачиваемости с керамикой.

Техническим результатом изобретения является повышение прочности паяного соединения с керамикой и снижение температуры пайки.

Для достижения этого в известный сплав на основе меди, содержащий олово и бор, вводят титан, карбонат лития и цирконий при следующем содержании компонентов, мас. олово 4-6; бор 0,4-0,6; титан 34-36; карбонат лития 0,4-0,6; цирконий 0,4-0,6; медь остальное, причем соотношение карбоната лития к цирконию равно 1:1.

Введение титана обеспечивает взаимодействие припоя с компонентами керамики (окислами кремния, бериллия и др.). Повышение содержания титана выше 36% повышает температуру плавления припоя и снижает его пластические свойства. Уменьшение содержания титана менее 24% не обеспечивает надежного взаимодействия с компонентами керамики и тем самым снижает прочность паяного соединения.

Введение карбоната лития и циркония с соотношением 1:1 способствует лучшей смачиваемости припоем металлической поверхности выводов и керамики и соответственно увеличению прочности паяного соединения.

Увеличение содержания карбоната лития и циркония более 0,6% приводит к снижению пластичности припоя и снижению прочности паяного соединения из-за образования хрупкой стеклофазы на границе раздела керамика-припой. Уменьшение содержания карбоната лития и циркония менее 0,4% не обеспечивает улучшения смачиваемости припоем металлической поверхности выводов и керамики, что приводит к снижению прочности паяного соединения.

Введение олова снижает температуру пайки. Уменьшение содержания олова менее 4% не обеспечивает снижения температуры пайки. Увеличение содержания олова более 6% приводит к охрупчиванию припоя из-за образования с медью β -фазы.

Введение бора оказывает флюсующее воздействие на металлическую поверхность паяемых выводов. Увеличение содержания бора более 0,6% приводит к увеличению температуры плавления припоя и образованию стеклофазы на границе раздела металл-припой. Уменьшение содержания бора менее 0,4% не оказывает флюсующего воздействия при пайке.

П р и м е р. Для получения предлагаемого припоя готовят пять смесей порошков с содержанием компонентов, мас. олово 3, 4, 5, 6, 7; бор 0,3, 0,4, 0,5, 0,6 0,7; титан 33, 34, 35, 36, 37; карбонат лития 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7; цирконий 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7; медь остальное до 100% Кроме того была подготовлена смесь припоя-прототипа с содержанием компонентов, мас. олово 7; никель 6; бор 13; медь остальное.

Смеси порошков прокатывают в полосы на двухвалковом прокатном стане с диаметром валков 70 мм, сечением 0,4 х 100 мм. Прокатанные полосы спекают в вакуумной колпаковой печи типа СГВ-2,4 при 550^оС. Время выдержки составляет 60 мин. Спеченые полосы прокатывают на толщину 0,2 мм и термообрабатывают в вакууме по режиму: температура 550^оС, время выдержки 60 мин. Таким же способом изготовляют образцы припоя в виде полос в толщине 0,2 мм из сплава-прототипа.

Образцы припоя испытывают при пайке выводов из сплава ковар сечение 0,25 х 3 мм с неметаллизированной керамикой ВК94-1. Пайку проводят в вакууме в колпаковой печи типа СГВ-2,4 по режиму: температура 850^оС, время 30 мин. Для прототипа температура пайки составляет 950^оС, время 30 мин.

Полученные паяные соединения испытывают на срез.

Результаты опробования прочности паяного соединения представлены в таблице.

Из представленной таблицы следует, что пайка предлагаемым припоем увеличивает прочность паяного соединения в 8-12 раз и снижает температуру пайки на 100^оС. Это позволяет проводить пайку медных сплавов, исключить операцию металлизации при сборке металлокерамических корпусов интегральных схем и увеличить надежность соединения выводов за счет увеличения прочности спая и повышения герметичности корпуса.

Формула изобретения

ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ ИЗДЕЛИЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ, содержащий олово, бор, медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит титан, карбонат лития и цирконий с соотношением карбоната лития к цирконию 1:1 при следующем соотношении компонентов, мас.

Олово 4,0 6,0 Бор 0,4 0,6 Титан 34,0 36,0 Карбонат лития 0,4 0,6 Цирконий 0,4 0,6 Медь Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1