Припой для лужения пленки алюминия на кремнии

Авторы патента:

Понежев Мурат Хажисмелович (RU)

Манукянц Артур Рубенович (RU)

Елекоева Кристина Муратовна (RU)

Кашежев Аслан Зарифович (RU)

Созаев Виктор Адыгеевич (RU)

Прохоренко Андрей Дмитриевич (RU)

B23K35/26 - с основным компонентом, плавящимся при температуре ниже 400шC

Владельцы патента RU 2477206:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет) (СКГМИ (ГТУ) (RU)

Изобретение может быть использовано при производстве изделий электронной техники, а именно для лужения поверхности алюминиевых пленок на полупроводниковых и диэлектрических подложках. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: стронций 0,1-2,0, олово - остальное Технический результат заключается в улучшении растекания припоя по поверхности алюминиевых пленок и повышении прочности соединения припоя с алюминиевой пленкой. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к сфере промышленного производства изделий электронной техники, в частности к бессвинцовым припоям для лужения ими поверхности алюминиевых пленок на полупроводниковых и диэлектрических подложках.

Известен припой для пайки алюминиевых сплавов, содержащий 4-12% кремния, 4,6-25% германия, 0,003-0,01% стронция, 0,05-0,15% церия, алюминий - остальное. Припой дополнительно содержит 0,3-1,0% магния, [см. патент №2297907, МПК⁹ B23K 35/28, B23K 35/40, C22C 21/02, опубл. 27.04.2007 г.].

Недостатками припоя являются его тугоплавкость и многокомпонентность, что усложняет и удорожает его.

Известен бессвинцовый припой на основе смешения олова, серебра, индия, меди и фосфора. Полученный припой содержит 91,39% олова, 4,1% серебра, 4,0% индия, 0,5% меди и 0,01% фосфора и используется в способах пайки волной [см. патент №2268126, МПК⁹ B23K 35/26, C22C 13/00, опубл. 20.01.2006 г.].

Недостатками припоя являются высокая стоимость из-за наличия драгметаллов и недостаточное смачивание алюминиевых пленок.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является композиционный припой на основе эвтектики Sn-Al с добавлением микропорошка никеля [см. патент СССР №1774907, МПК⁹ B23K 35/26, опубл. 07.11.1992 г.].

Недостатками прототипа является плохое растекание по поверхности алюминия и необходимость приготовления микропорошков Ni, что усложняет и удорожает его.

Задачей предлагаемого технического решения является улучшение растекания припоя по поверхности алюминиевых пленок и повышение прочности соединения припоя с алюминиевой пленкой.

Технический результат достигается тем, что в припой для лужения пленки алюминия на кремнии, содержащий олово, согласно изобретению вводят стронций при следующем соотношении компонентов в мас.%: стронция - 0,1÷2,0, олова - остальное.

Данное техническое решение позволит улучшить растекание припоя по поверхности алюминиевых пленок и повысить прочность соединения припоя с алюминиевой пленкой.

Сущность изобретения поясняется графиками, где на фиг.1 изображены политермы углов смачивания пленок алюминия на кремнии расплавами Sn - 0,106 мас.% Sr в зависимости от продолжительности фотонного отжига подложек, на фиг.2 - политермы углов смачивания пленок алюминия на кремнии расплавами Sn - 1,928 мас.% Sr в зависимости от продолжительности фотонного отжига подложек, и таблицей, в которой приводятся результаты экспериментальных данных.

Припой для лужения пленки алюминия на кремнии реализуют следующим образом.

Пример 1. Изготавливали припой состава: Sn - 99,894 мас.% и Sr - 0,106 мас.% и помещали его на пленку алюминия на кремнии после ее фотонного отжига в течение 3,0-4,0 секунд. Далее производили нагрев в атмосфере гелия. В процессе контролировали угол смачивания (методом лежащей капли). При температуре 850 К происходило скачкообразное уменьшение угла смачивания (см. фиг.1), при этом улучшилось растекание припоя на алюминиевой пленке и соответственно повысилась прочность соединения припоя с алюминиевой пленкой.

Пример 2. Изготавливали припой состава: Sn - 98,072 мас.%, Sr - 1,928 мас.%, помещали его на кремний с алюминиевой пленкой, подвергнутой фотонному отжигу. Далее проводили те же операции, что и в примере 1.

Наименьшие углы смачивания наблюдались при температуре 865К (см. фиг.2).

При введении в припой стронция менее 0,1 мас.% ухудшаются смачивание и растекание припоя по поверхности алюминиевых пленок, а при содержании стронция в припое более 2,0 мас.% повышается температура расплава, ухудшается смачивание и повышается расход дорогостоящего стронция.

Использование предлагаемого припоя для лужения пленки алюминия на кремнии позволит по сравнению с прототипом улучшить растекание припоя по поверхности алюминиевых пленок и повысить прочность соединения припоя с алюминиевой пленкой.

Таблица
Результаты экспериментальных данных
№	Sn, %	Sr, %	Показания
1	99,91	0,09	Недостаточный угол смачивания, что снижает соединение припоя с алюминиевой пленкой
2	99,894	0,106	Температура ликвидуса 850K, при этом происходит скачкообразное падение угла смачивания, что приводит к улучшению растекания припоя по поверхности алюминиевых пленок и повышению прочности соединения припоя с алюминиевой пленкой.
3	98,0	2,0	Температура ликвидуса 865K, при которой достаточное растекание и смачивание поверхности алюминиевых пленок.

Припой для лужения пленки алюминия на кремнии, содержащий олово, отличающийся тем, что в него дополнительно введен стронций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

стронций	0,1-2,0
олово	остальное

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, в частности к пайке алюминия и его сплавов. .

Припойная паста // 2450903

Припой для пайки алюминия и его сплавов // 2441736

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении паяных конструкций из алюминия и его сплавов. .

Припойная паста // 2438845

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для поверхностного монтажа электрорадиоэлементов и интегральных схем на печатные платы и формирования надежных и качественных паяных соединений, предназначенных для работы в жестких условиях эксплуатации.

Пополняемый бессвинцовый припой и способ регулирования концентрации меди и никеля в ванне для пайки // 2410222

Бессвинцовый припой // 2367551

Изобретение относится к области пайки с использованием бессвинцовых припоев и может быть использовано в микроэлектронике, в частности для пайки кремниевых кристаллов к основаниям корпусов силовых полупроводниковых приборов.

Бессвинцовый припой, способ его производства и способ пайки с использованием этого припоя // 2356975

Припой на основе олова для низкотемпературной пайки // 2332286

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к припоям на основе олова для низкотемпературной пайки деталей из цветных и черных металлов, используемых, например, для производства электро- и радиооборудования.

Оловянно-свинцовый припой // 2326758

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам припоев для низкотемпературной пайки сталей, никелевых, медных и других сплавов. .

Припой на основе олова // 2326757

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам припоев для низкотемпературной пайки меди, медно-никелевых сплавов, бронз. .

Бессвинцовый припой // 2477207

Изобретение относится к области пайки с использованием бессвинцовых припоев и может быть использовано в микроэлектронике, в частности, для пайки и лужения деталей в блоках радиоэлектронной аппаратуры

Припой для бесфлюсовой пайки // 2498889

Изобретение относится к пайке диффузионно-отверждающимся припоем на основе галлия и может быть использовано для получения неразъемных соединений разнородных материалов, в частности для низкотемпературной бесфлюсовой пайки металлов и керамики с металлами. Припой для бесфлюсовой пайки включает медь, галлий и олово. При этом он содержит медь с размером частиц 25-45 мкм и галлиево-оловянный сплав при определенном соотношении компонентов. Техническим результатом изобретения является получение припоя с низкой вязкостью и высокой скоростью затвердевания для бесфлюсовой пайки разнородных материалов. 4 ил.

Способ изготовления припоя на основе олова // 2541249

Изобретение может быть использовано при изготовлении легкоплавких бессвинцовых припоев, используемых при пайке изделий электроники и конструкционных материалов. В смесь олова, серебра, меди и фосфора, например, в виде медно-фосфористого сплава вводят флюс на основе органических соединений и нагревают до температуры 700-800°C. Затем вводят в полученный расплав германий и флюс на основе солевых систем с выдержкой в течение 5-10 минут. Осуществляют охлаждение сначала со скоростью не более 10°C/c до температуры 550-600°C с выдержкой при этой температуре в течение 10-15 минут, а затем со скоростью не менее 10°C/c до комнатной температуры. Количественное соотношение компонентов выбирают из условия получения припоя, содержащего (мас.%): Ag до 1,5, Cu 0,7-3,0, Ge 0,01-0,3, P 0,1-0,3, Sn - остальное. Во время дополнительной выдержки происходит образование интерметаллидных соединений, равномерно расположенных в матрице припоя, которые совместно с германием оказывают упрочняющий эффект за счет препятствования перемещению дислокации при нагружении. 1 з.п. ф-лы.

Припой на основе свинца // 2547979

Изобретение может быть использовано для изготовления припоев на основе свинца. Припой содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%: олово 4,0-7,0; индий 0,5-2,0; медь 0,001-0,1; сурьма 0,2-1,0; натрий 0,001-0,2; висмут 1,0-3,0; никель 0,1-0,5; церий 0,005-0,1; цинк 0,001-0,3; свинец - остальное. Техническим результатом является повышение прочности при максимальной рабочей температуре 250°C, увеличение коррозионной стойкости паяных соединений, уменьшение брака при пайке. 3 табл., 3 пр.

Сплав припойный на основе палладия 850 пробы // 2568406

Изобретение может быть использовано для изготовления ювелирных изделий из сплава палладия 850 пробы. Сплав припоя выполнен на основе палладия 850 пробы, содержит кремний и серебро при следующем соотношении компонентов, мас.%: палладий 85,0-85,5, кремний 2,5-4,1, серебро остальное. Сплав обладает низкой температурой плавления и хорошей способностью к пластической деформации. 2 табл.

Сплав припойный на основе палладия 850 пробы // 2591900

Изобретение может быть использовано при изготовлении ювелирных изделий из сплавов палладия 850 пробы с использованием пайки. Сплав припойный на основе палладия 850 пробы содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: палладий 85,0-85,5, медь 11,0-12,0, бор 3,4-3,6. Сплав имеет пониженную температуру плавления и хорошую растекаемость по паяемым поверхностям. 2 табл.

Припой для бесфлюсовой пайки и способ его изготовления // 2609583

Изобретение может быть использовано для получения неразъемных соединений разнородных материалов пайкой диффузионно-твердеющими припоями на основе галлия. При получении припоя в расплав галлия вводят индий и в полученный расплав вводят наполнитель в виде медного порошка с размером частиц 25-40 мкм. Медный порошок перед введением в расплав обрабатывают раствором соляной кислоты (декапируют) и покрывают его частицы слоем серебра. Содержание компонентов выбирают из условия получения припоя следующего состава, мас.%: галлий 50-60, индий 10-15, медный порошок остальное. Припой позволяет производить пайку мощных электрорадиоизделий, в частности кристаллов монолитных интегральных микросхем, на теплоотводящие основания при комнатной температуре и контактном давлении. 2 н.п. ф-лы.

Бессвинцовый припой // 2617309

Изобретение относится к области металлургии, а именно к бессвинцовым припоям. Бессвинцовый припой содержит, мас.%: Zn 4-12, Bi 0,5-4, In 0,5-5, Р 0,005-0,5, Zr 0,001-0,5, по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из: Y 0-0,1, Ge 0-0,2, Mg 0-0,05, В 0-0,02, Al 0-0,05, Ni 0-0,2 и Ag 0-0,3, Sn - остальное. Припой характеризуется низкой температурой плавления и высокой стойкостью. 2 табл., 10 пр.

Составы для припоя // 2627822

Изобретение может быть использовано при получении паяного соединения бессвинцовым припоем, в частности, при изготовлении печатных плат. Припой содержит смесь порошковых компонентов, один из которых представляет собой первый сплав для припоя, а второй порошковый компонент – второй сплав для припоя или металл. Припой содержит дополнительный порошковый компонент, выбранный из группы, включающей карбиды, нитриды, оксиды металлов и углеродные нанотрубки. В качестве первого и второго сплавов для припоя используют несмешиваемые при нагреве сплавы, температура плавления которых различается в пределах 10°С. Припой обладает хорошей термоусталостной долговечностью и низкой высокотемпературной ползучестью, а также высокой пластичностью и тепло- и электропроводностью. 7 н. и 13 з.п. ф-лы, 16 ил.