Способ бесфлюсовой низкотемпературной пайки микрополосковых устройств

ЬП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1965656(53) УДК 621,791. .3 (088.8) Опубликовано 15.10.82. Бюллетень 38 пв явлам нзоврвтеннй и вткрмтийДата опубликования описания 25.10.82(54) СПОСОБ БЕСФЛЮСОВОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАЙКИ МИКРОПОЛОСКОВЫХ УСТРОЙСТВ1Изобретение относится к пайке метал- лов с металлами или металлизированными диэлектриками и может быть использовано. при бесфлюсовой пайке низкотемпературными припоями микрополосковых электронных и полупроводниковых приборов.Известен способ соединения при помощи бесфлюсовой пайки легкоплавкими припоями алюминиевых изделий, при котором нагрев производят до температуры, соответствующей середине температурного интервала кристаллизации, а паяные детали непрерывно вращают относительно друг друга, затем доводят припой в месте спая до полного расплавления. Детали при этом способе оказываются погруженными в расплавленный припой, после чего производят охлаждение 11 ДЭтот способ неприменим для пайки микрополосковых, полупроводниковых и бескорпусных элементов, так как предусматривает непрерывное вращение деталей относи тельно друг друга с погружением спаиваемых элементов в расплавленный припой.Известен способ пайки с применением низкочастотных колебаний, для создания которых используются электромагнитные вибраторы. Вибратор жестко соединяется с приспособлением, в которое зажимаются детали, подлежащие пайке. Вибратор передает колебания в течение времени с начала расплавления припоя до полной его крис таллизации. Этим способом паяют, напримераустенитные стали с помощью высокотемпературных припоев. Применение вибрации в этом случае позволяет повысить прочность паяных соединений 2.Недостатком способа является то, чтовоздействие вибрации на весь паяный узел не разрушает окисные пленки на припое и паяемых деталях и таким образом не может быть применено для бесфлюсовой низкотемпературной пайки микропслосковых уст ройств.Целью изобретения является улучшениесмачинания припоем паяемой поверхности без перегрева паяемых деталей.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу бесфлюсовой низкотемпературной пайки микрополосковых устройств, при котором между паяемыми деталями располагают припой и нагревают до температуры пайки с наложением низкочастотных колебаний, паяемые поверхности предвари965656 5 10 5 20 25 формула изобретения 30 35 40 45 Составитель Г. Теслин Редактор Г. Гербер Техред И. Верес Корректор А. Ференц Заказ 7 84/15 Тираж 1153 Поднисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4тельно покрывают металлами или сплавами с температурой плавления, близкой к температуре расплавления припоя, но выше ее, а в момент расплавления припоя одной из паяемых деталей сообщают низкочастотные колебания. При этом покрытие обеспечивает хорошие условия смачивания расплавленным припоем поверхностей паяемых элементов, а приложение низкочастотных колебаний к одной из паяемых деталей создает в жидком припое волновое давление, величина которого оказывается достаточной для разрушения окисных пленок. Частицы разрушенной окисной пленки в виде включений остаются в паяном швене нарушая его прочности.Достоинством данного способа бесфлюсовой низкотемпературной пайки является то, что процесс осуществляется на воздухе, без применения защитных сред и вакуума.Возможны различные варианты и сочетания покрытий и припоев в зависимости от требований, предъявляемых к конкретным микрополосковым устройствам. В настоящее время широкое применение нашли покрытия олово-висмут (висмут- Зф/о, Тнов,= = 232 +5 С), олово-цинк (цинк = 8 - 10%, Тюавь. = 200+ 5 С), олово-висмут (висмут = = 18 - 20%), Тпьавл, = 160 - 180 С, индий-серебро (серебро = 3 + 1%, Т,с,- в 1 С) и др. При пайке микрополосковых плат в корпус устройства покрытие платы и припой выбирают в зависимости от типа платы. Если на плате предварительно смонтированы активные (бескорпусные диоды и транзисторы) и пассивные (емкости, индуктивности) компоненты, то температура пайки не должна превышать 130 + 5 С. Плата обычно представляет собой керамическую (поликор, керамика А - 995) пластину, на которую нанесена металлизация, как правило, хром-медь-золото. Корпуса выполняют из алюминиевых сплавов и гальванически покрывают сплавом олово-висмут. Для осуществления бесфлюсовой пайки плат в корпус устройства при температуре, не превышающей 135 С с уже смонтированными навесными компонентами, поверхность плат, подлежащую пайке, покрывают методом вакуумного напыления индием толщиной 3 - 6 мкм. В корпус закладывают пластину припоя ПОИ - 50 толщиной 100 - 150 мкм и устанавливают плату. Собранный таким образом узел нагревают до температуры 130 + 5 С (температура плавления припоя ПОИ - 50 120+5 С), и плате сообщают колебания с частотой порядка 50 Гц при амплитуде 1+ 0,1 мм в течение 1 мин. Этого времени достаточно для разрушения окисных пленок.В случае пайки плат, не имеющих активных навесных компонентов, поверхность платы, подлежащую пайке, и корпус покрывают сплавом олово-висмут. Пайка ведется аналогичным образом, но в качестве припоя используют ПОСК - 50 - 18 (Тн,навд -- = 145+ 5 С), пайку ведут при температуре 155+5 С,Использование предлагаемого способа позволяет осуществлять бесфлюсовую пайку микрополосковых электронных и полупроводниковых приборов низкотемпературными припоями, что повышает надежность и долговечность приборов указанного класса; исключить операцию отмывки паяного соединения от остатков флюса и продуктов его разложения; осуществлять пайку на воздухе без применения защитных, восстановительных сред или вакуума. Способ бесфлюсовой низкотемпературной пайки микрополосковых устройств, прикотором между паяемыми деталями располагают припой и нагревают до температурыпайки с наложением низкочастотных колебаний, отличающийся тем, что, с целью улучшения смачиваемости припоем паяемой поверхности без перегрева паяемых деталей,паяемые поверхности предварительно покрывают металлами или сплавами с температурой плавления, близкой к температуре плавления припоя, но выше ее, а в момент расплавления припоя одной из паяемых деталей сообщают низкочастотные колебания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР113882, кл. В 23 К 1/02, 1957.2. Николаев Г. А., Ольшанский Н. А.Новые методы сварки металлов и пластмасс,М., Машиностроение, 1966 (прототип) .