Способ пайки изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (Н) 1)В 23 К 310 ЫЙ КОМИТЕТ СССРБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИ ОСУДАРСТВ О ДЕЛАМ И ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ р,и Ение лл НОлр ц 8 ЛРниеЕро аиро тралемл ра лурр ктбамал 7 аи,Урна Ащи 5 клОчени ага рагл 4 й СЮ М АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Новочеркасский ордена трудовогоКрасного Знамени политехническийинститут им. Серго Орджоникидзе(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 404586, кл. В 23 К 1/02,10,04.72.2. Авторское свидетельство СССР9 910378, кл. В 23 К 1/00,04,06.80.3. Лозовский В.Н. Зонная плавкас градиентом температуры, М., Металлургия, 1972, с.229. Положение метолла-ростборигпеля др 3 ПГТи(54)(57) СПОСОБ ПАЙКИ ИЗДЕЛИЯ преимущественно из полупроводниковыхматериалов, по которому в паяемомзазоре размещают поипой, производят нагрев выше температуры плавления припоя и выдержку соединения внеоднородном температурном поле свыведением компонентов припоя изсоединения методом зонной перекристаллизации градиентом температуры,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества соединения, паяемое изделие оасполагаютплоскостью спая под углом 15-47 кградиенту температуоы.Изобретение относится к пайке,в частности к способам пайки изделийиз полупроводниковых материалов,и может быть использовано при изготовлении высокотемпературного оборудования для проведения технологических процессов полупроводникового проиэводстна в особочистыхусловиях,Известен способ пайки изделий свыведением припоя из эоны соединения испарением ( 1(.Известный способ неприменим дляполупроводниковых изделий иэ-эанеполного удаления компонента депрессанта и пористости паяного соединения.Известен способ пайки полупроводниковых изделий с диФбузионнымвыведением компонента-депрессантаприпоя из эоны соединения за счетхимического связывания нспомогательным элементом (23.Однако известный способ не обеспечивает полного выведения депрессанта иэ соединения и длителен из-запроведения диблузионного процессан твердой базе,Наиболее близким по техническойсущности изобретению является способ пайки изделий, при котором впаяемом зазоре размещают припой,производят нагрев выше температуры плавления припоя и ныдержку соединения в неоднородном температурном поле с выделением компонентовприпоя из соединения методом зонной перекристаллиэации градиентомтемпературы. При пайке известнымметодом известны два вариант-.; пайка и удаление припоя в поле с температурнь.м градиентом, направленнымвдоль плоскости соединения; пайка иудаление припоя в псле с температурным градиентом, направленнымперпендикулярно плоскости соединения 31,Первый вариант не обеспечиваетдостаточной прочности шва, так какв нем концентрируются нсе дефекты,включения маточного раствора и меха.нические напряжения, связанные сэтими деАектами. Во втором вариантежидкая база (сечение аа) удаляетсяот плоскости соединения под дейст,вием градиента температуры, направленной перпендикулярно плоскостисоединения, и поэтому спай оказывается столь же прочным как и ос-тальная часть изделия. Ослабляется то сечение изделия (ЬЬ), до которого отодвинута зона расплава.,Цля тонких иэделий эту зону можновынести на противоположную поверхность, В общем случае это практически исключено, Так, например, дляпайки кремниевых трУб длиной 0,5 мс выгонкой :оны на противоположную поверхность потребоналось бы1000-1500 ч.Цель изобретения - повышение качества соединений.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу пайкиизделий, преимущественно иэ полупроводниковых материалов, по которому в паяемом зазоре размещаютприпой, производят нагрев до температуры выше температуры плавления припоя и выдержку соединения внеоднородном температурном поле свыведением компонентов припоя из соединения методом эонной перекристал 15 лизации градиентом температуры,паяемое изделие располагают плоскостью спая под углом 15-47 к градиенту температуры.На фиг.1 показана схема способапрототипа (1 вариант); на иг.2то же (2 вариант); на бигЗ - схемапредлагаемого способа,Чикний предел угла установленэкспериментально. При угле меньшео25 15 возникает опасность движенияжидкой зоны не в направлении градиента температуры, а вдоль плоскости спая. При углах больше 47наибольгная длина пути Ь зоны (расстояние аЬ на Фиг.З) при заданнойтолщине изделия резко увеличиваетлся ( = -- ) и способ становитсясо зс(,нетехнологичным,П р и м е р 1. Пайка встык пластин иэ поликристаллического карби,да кремния. Торцы пластин О 30 м 2и толщиной 4 мм шлибуют и обезжиривают, Между торцами пластин длиной20 мм зажимают больгу из железа40 толщиной 100 мкм, Затем полученнуюконструкцию помещают на стол плоской гралитовой печи сопротивлениядиаметром 200 мм, расположенную внакуумиронанной до 10 мм рт.ст.45 стальной водоохлаждаемой камере,под углом 30 к плоскости стола нагревателя, При этом плоскость спаяонаходится под углом 30 к градиентутемпературы который при плоском50нагревателе направлен перпендикулярно нагревателю. Температуру нместе соединения поднимают до 220( Ки выдерживают в течение 24 ч довыхода эоны на поверхность изделия.Таким образом получают качественное соединение пластин из поликристаллического карбида кремния,П р и м е р 2, Паика кремниевыхтруб одинакового диаметра, Торцытоут длиной 1000 мм, внутреннимбО диаметром 120 мм и толщиной стенок 3 мм шлибуют на абразивном порошке М 40, а затем - на И 10, промывают водой, сушат и обезжириваютместо соединения спиртом, Алюмиб 5 ниевую проволоку марки АВди1073048 йоложение металлараогаоорилелй оо ЗПГТа Лоложение металла ПГ Ролрабтние граоиенла лемане,оатур а плажение тталла-рцст 8 орителя оо 3 ОГТ ояож рост таллм лосле Я/7/ Наора 8 ление ра 8 иента температуры1037 Подписноего комитета СССРий и открытийаушская наб д. 4/5 Тираж ствен обрет 7-35,Заказ 260/12 ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва, филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 аметром 0,4 мм, протравленную врастворе щелочи и обезжиренную, евертывают в кольцо диаметром 122 мми зажимают между трубами в месте соединения. Приготовленную таким образом конструкцию помещают в тоубчатую печь диаметром 138 мм соосно печи на расстоянии 50 мм от центра печи до места соединения. Опытным путем заранее определяют, чтов этой зоне печи на расстоянии60 мм от оси градиент температурынаправлен под углом 75 к оси печи и составляет 20 К/см при температуре 1400 Н. При оазмещении зоныпайки труб в укаэанном месте печиплоскость спая находится под углом15 к градиенту температуры. Печьустанавливают в вбдоохлаждаемую вакуумную камеру и нагревают до 1400 ь(температура на поверхности трубыв зоне пайки) и выдерживают в течение трех часов,В результате получают надежноепаяное соединение с выведением припоя на наружную поверхность трубы,Способ позволяет повысить качество соединений, т,е. уменьшить напряжения, дефекты, включения Маточного раствора удалять металл-.растворитель с внутренней поверхности оабочего объема высокотемпературного оборудования, что уменьшает возможность загрязнения технологического процесса, и совместить процесс отжига полупроводникового материала реактора с процессом пайки методом ЗПГТ.