Припой для пайки железокобальтовых сплавов

(5 н 5 В 23 К 35/30 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛЕЗОКОпо лед ю остав,Припой имеет с умас,%:ФосфорОловоНикельСвинецЦинкЭлемент, выбранный из 2-5 1-10ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТП(. ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт электросварки им, Е,О.Патонаи Всесоюзный научно исследовательский ипроектный институт вторичных цветных металлов(56) Авторское свидетельство СССРМ 1551502, кл. В 23 К 35/30, 1987,(54) ПРИПОИ ДЛЯ ПАИКИ ЖЕБАЛЬТОВЫХ СПЛАВОВ(57) Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, применяемогопри пайке железобетонных сплавов, преимущественно деталей полупроводникоИзобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, применяемого преимущественно для пайки полупроводниковых металлокерамических приборов.Цель изобретения - повышение адгезионной прочности, вакуумной плотности паяных соединений при термоциклировании, улучшение смачивания и растекания при.,Ы 1673351 А вых металлокерамических приборов, Цель изобретения - повышение адгезионной прочности, вакуумной плотности паяных соединений при термоциклировании, улучшение смачивания и растекания припоя. Припой имеет следующий состав, мас.: фосфор 2-5; цинк 1-6; олово 1-10; никель 0,5 - 2,5; свинец 1 - 13; элемент, выбранный из группы; молибден или кобальт или ванадий. 0,1 - 2: медь остальное. Температура плавления припоя в зависимости от состава находится в пределах 710-780 С, При пайке в среде водорода сплава 49 НК припой растекается на величину 86-126 мм . Величинагадгезии составляет 9-13,3 кг/мм . Вакуум 2ная плотность определяется по натеканию в приборе после термо(иклирования, которое составляет 2,1 х 10 -5,1 х 10 мм рт.ст..82 табл,группы: молибден или ванадий или кобальт 0,1-2 0Мель Остальное 4Введение фосфора существенно снижа-ет температуру плавления меди, СдОднако добавление фосфора к меди (Л снижает пластичность, повышает твердость за счет образования хрупких соединений меди с фосфором. Таким образом, чем больше фосфора добавляется. тем более хрупкий ,Рф получается сплав и при 6 фосфора пла- д стичность его равняется нулю. Уменьшением содержания фосфора можноуменьшить опасность хрупкого разрушения, однако при этом повышается температура плавления, Сплав, содержащий50/ фосфора, значительно пластичнее, чемсплав, содержащий 7% фосфора. Температура его полного плавления и растекания приблизительно на 100 С выше, но начало плавления одинаково и равно 714 С. При пайке меднофосфорными припоями их полное плавление при растекании не является необходимым условием, Эти припои растекаются уже при наличии - 80/ жидкой фазы. В связи с этим содержание фосфора снижается до 2-5%, Это приводит к тому, что сплав обладает пластичностьо(д=2 = 15-20/о) гри прочности сть = 52 56 к /мм . При содержании фосфора более 5 мдс.% повышается вероятность образования хрупких фосфидов железа и кобальта при пайе сплавов типа ковар 29 НК), ивар (36 Н), элинвар 42 Н) и др, При содержании Фосфора менее 2% недопустимо повышается температура начала плавления припоя, отсутствует достаточное количество жидкой Фазы.Олово, содержащееся в припое, снижает температуру плавления припоя, повышает коррозионную стойкость паяного соединения, увеличивает жидко екучесть припоя по паяемои поверхности, Рдсгределяясь по границам, олово препятствует испарению фосфора, что обеспечивает б лее высокую вакуумную плотность и герметичность шва, Увеличение содержания олова более 10 приводит к охрупчиванию сплава, резкому снижению ударной вя" кос ги и сопротивления сразу паяных соединсий до 12-13 кг/мм вследствие образования н паяном шве хрупкой фазы. При уменьшении количества олова в припое менее 1/, не наблюдается уменьшение температуры плавления припоя. Действие олова как поверхностно- активного элемента при тдком количестве выражено слабо, так кдк Фактически все олово переходит в твердый раствор и не выделяется по границам зеренНикель, содержащийся в припое, увеличивает предел прочности на срез паяных соединений на 4 - б кг/мм . Добавка никеля2способствует уменьшению ликвидации свинца в припое, расширяет область твердого раствора меди, способствуя повышению пластичности, Увеличение никеля более 2,5% приводит к повышению температуры ликвидуса без существенного улучшения технологических характеристик. Уменьшение содержания никеля менее 0,5 неэффективно, так как не оказывает влияния на механические характеристики паяного соединения,Молибден, содержащийся в припое в количестве 0,1-27 ь, является модификатором, способствует измельчению структурных составляющих при кристдл изации припоя, что вызывает улучшение механиче 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ских своиств повышение вакуумной плотности соединоий. Уееолчение содержаниямолибдена более 2/ приводит к образованию нерастворимых включений в припое,охрупчиоающих его, а также к повышениютемпературы солидуса, Уменьшение содержания молибдена менее 0,1% не оказываетзначительного положиельного влияния натехнологические свойс 1 од припоя,Аналогичное влияние оказывают ванадий и кобальт. Но они практически е растворимы в меди и для их введения о припойпредварительно выплавлялась лигатура никеля или с молибдеим, или с вднддим, илис кобальтом, которая затем вводилась вокончат.ь р;.г оленный, расаоленный в тигле, р.л, Го",ооьй припой разливался о круль е з го 1 окдля дальнейшейпереработки экструзии о пр оолоку,Однако запаянные данным припоем полупроводниковые приборы не оыдержиодют термоциклировдия. В дальнейшем припроверке на герметичность отлечаотся высокие потери вакуумной плоо.1 и, снижение степени вакуума вутри прибора,Припой имеет большой ингеродл плавления, ч 10 вызыоде 1 бол Ое усддочные явления при кристаллизации, гриоодящле квнутренним напряженил в шое и о 1 слдиванию при охлажденииДля устранеия этих недостатков в припой введены дополнительно свинец и цинк.Свинец в пределах 1 13% присутствует вприпое в виде обособленной фазы резкоуменьшая интервал плавления пригоя и играя роль "демпфера" при термоциклировании и охлаждении после пдики, Меньшесвинца, чем 1 "/оделить нельзя, тдк кдк незаметно ео поло;кигельное илияие, Приувеличении свинца оьше 13% появляетсяликвидация соинцд. которую е устраняетдаже никельЦинк способствует увеличению адгезиипри пайке железокобальтовых сплавов, повышая прочность спая, Но при введении егоболее 6% увеличивается остаточное давление пэров после герметизации полупроводникового прибора до 10 мм рт ст,. что-2недопустимо, тдк как резко ухудшаются характеристики прибора. Менее 1% цинкапрактически не повышает адгезионнуюпрочность Цлк меняет интервал кристаллизации и уменьшает газонасыщенностьпдяного шваПримеры выполнения пригоя даны втабл, 1.Из отлитого припоя горячим прессованием изготаолиодли проволоку О 1 мм, Дляопределения технологических свойств припоев использовали грольшленнуо конвей"О 9 10, 5 о 30 1,О 81 о Г 1 риме чан и с Меньшег спдержан,тго фосфора должно соответствовать большее содержание о абпиц е ттэик тсхтопогичеекиеипоч 1 Ьечтчтна аттгьЗ т па поа,т,тептти агРастеееость1 3о 7 ернуо печь СНЗ 4.20 1,5/11,5-Х 45 М 1, нагревательная камера которо / зг полнена водородом с точкой росы -4 Т СВ габл 2 пг деты т,:н:логические имх тн.ские характерисик припоя и пая т .т соединений "ри гайке п среде водород;,.плана 29 НК,11 з рассмотрения физитсо-технологически, своисгв идно что наибо, е приемлиМЫ .1 яВЛяЮтСя СОСтаВЫ 4,г И Т, ЬЛаГОдаря 10высокой адгезионной проц ости, низкойскорости натекания в полупроводниковомприборе после термоциклирования это резу:,1 ат демпфирусщего влияния свинца иу личивающего прочность сцегления цинке Полож 1 тельно Отличает О 3 гтрототипа иув читваюцаяся с 48 до 1.4 мм т лощадьтРа,е,аНИ 1 ПРЬ ЭТОМ тЕк;1 Е 11/Ра 1 ЛаВЛЕНртя НЕ ПОВЫШаЕтся.Из табл. 2 видно, что запредельное содержание сви ца и цинка у;удшает показатеи припоя (в сос 1 авах ,8 понижаетсяадгезия, что приводит к снижению прочности большой скорое ги натекания, состав 3х:,цакеризуе 1 ся сравни с.льно низкой рагтекаемостью по паяемой поверхности сплава 29 НК).Все фазовне с 3 са 1 ляющие предлэкеннГО припоя сп; ;.:доссанзвттиват гя вВОЦОрОдНОй тат,с,1 нр. С тОЧКОИ РОСЫ О 1 - 3 О4 п"С и не препятствую хорошему растекаНИЮ ПО ПаЯЕМОй ПОВЕРХНОСИ КРОМЕ ОГО,гтриой обеспечиваег мехническукэ прочность и вакуумнуО плотность металлокерамических спаев в условиях эксплуатации приборов до ,50 250 оС, имеет низкую упругость паров при 400 С не более 2 10о -7 мм рт ст. Взаимодействие меди и фосфора с металлизационным покрытием на керамике минимальное и достаточно для получения прочного вакуумноплотного МЕ; 1 ЛПОКЕРаМ 1 ЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ,Припой для пайки железокобальтовых сплавов, содержащии фосфор, олово, никель, медь. о т л и ч а ю щ и и с я тем, что. с целью повышения адгезионной прочности, вакуумной плотности паяных соединений при термоциклиров= ии, улучшения смачивания и растекания припоя, он дополнительно содержит свинец, цинк и элемент, выбранный из группы: кобальт, ванадий, молибден, при следующем содержании компонентов, мас. а:Фосфор 2,0-5,0 Олово 1,0 - 10,0 Никель 0,5-2,5 Свинец 1.0 - 13,0 Цинк 1,0-6,0 Элемент, выбранный изгруппы молибден, кобальт, ванадийМедь