Способ торцового соединениядиэлектрика c металлической пластиной

Союз Советских Социалистическив 1 зеспублик(51) М. Кл. С 04 8 37/02 с присовднненивм заявки йй Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ТОРЦОВОГО СОЕДИНЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИКА С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛАСТИНОЙ Изобретение относится к полученйю торцовых спаев диэлектриков, например керамп/п А, кварца, ситалла, с металлами и может быть использовано при сборке узлов СВЧ-устройств, преимущественно для соединения диэлектрических.подложек гибридных интеграль ных схем с металлическим основанием корпуса, путем низкотемпературной пайки в печах с защитной атмосферой(водород, аргон, формиргаз);Для создания торцовых нЕкомпенсированных спаев металлизированной керамики с металлами в ряде случаев применяют пайку легкоплавкими при поями.Известен способ соединения диэлектриков с металлами , заключающийся в том, что на диэлектрическую подЛожку гибридных интеГральнЫх схем 20 наносят методом термовакуумного напыления двухслойное тонкопленочное покрытие хромуедь (толщина слоя хрома - 200-300 А, толщина слоя меди-10 мкм), после чего паяют диэлект-. рическую подложку с металлическими деталями легкоплавкими припоями, в основном на основе олова Ц .Однако известный способ получения металлокерамических спаев не позволяет получать качественные торцовыесоединения диэлектрических подложектолщиной 0,5-1 мм с пластинами изкозара, молибдена, меди с большойповерхностью спая (5-6 см 2 и более)вследствие возможного разрушениядиэлектрических подложек из-за больших термомеханических напряжений,возникающих в паяном соединении имедленно релаксирующих в тонкомпаяном шве. Это обусловлено тем, чтоданный способ не позволяет получатьсоединения с фиксированной и относительно большой толщиной паяного шва,Обеспечивающей более. быструю релаксацию напряжений и уменьшение ихвеличины Кроме того, в процессепайки происходит сильная эрозия двухслойного покрытия хром-медь в жидком припое на основе олова, что значительно ухудаает качество соединений, в частности уменьшается ихпрочность на срез. Известен также способ соединения диэлектрика с металлом, заключающийся в том, что между соединяемыми материалами с различными КТР вводят пористую металлическую прокладку с пористостью 60-90 21.806653 Никелевая прокладка пористостью 80 и толщиной150 мкм Никелевая прокладка пористостью 80 и толщиной150 мкм, пропитаннаясвинцом Свойства материалов Свинец марки СО Модуль нормальной упругости, кгс/мм при 20 оСОтносительное удлинение, % (пластичность) 800-1000 2200-2300 1600 30-35 30-40 Однако получаемое соединение имеет низкую теплопроводность и не обеспечивает герметцчность.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ торцового соединения диэлектрика сметаллической пластиной,включающий размещение в зазоре междусоединяемыми поверхностями пористойметаллической прокладки и пропиткипоследней легкоплавким припоем т.е.введением пористой металлическойпрокладки, пропитанной припоем, искусственно увеличивают толщину паяного шва, а, следовательно, уменьшаютвеличину напряжений в соединении (3(.Однако данный способ не позволяетполучить качественные соединения диэлектрика с металлом, так как легкоплавкий металлический припой не смачивает диэлектрик.Цель изобретения - повышение качества паяного соединения.Поставленная цель достигается тем,что в способе торцового соединениядиэлектрика с металлической пластиной, включающем размещение в зазоре э 5между соединяемыми поверхностямипористой металлической прокладки ипропитку последней легкоплавким припоем, на диэлектрическую пластинупредварительно наносят медь-хромовоепокрытие, после чего отжигают. в среде водорода при 700-900 С в течение5-15 мин.Нанесение покрытия хром-медь обеспечивает хорошее смачивание диэлектрической пластины легкоплавким припоем. Отжиг при 700-900 С, то естьпри температурах значительно превышающих температуру пайки (200-400 оС),повышает адгезию покрытия хром-медьк диэлектрику, уменьшает химическую 40активность напыленного слоя меди,а следовательно, и эрозию медногослоя покрытия в жидком припое припрочих равных условиях. В результатеэтого возрастает качество паяных соединений диэлектрик-металл,П р и м е р 1. Проводят пайкуподложек из керамики Аразмером 24 х 30 мм и толщиной 1 мм с молибденовыми пластинами размером 24 х 30 х х 1 мм, покрытых слоем гальванического никеля. В качестве пористой металлической прокладки и легкоплавкого припоя применяют соответственно никелевую прокладку толщиной 0,15 мм и пористостью 65 и прокладку толщиной 0,11-0,12 мм из припоя ПОС 10 (10 вес.% олова, свинец - остальное).На фиг. 1 и 2 представлена общая схема металлической пластины.Наповерхность керамической подложки 1 (фиг. 2) наносят покрытие медь-хром 2. Толщина слоев хрома и меди составляет соответственно 0,02- 0,03 мкм и 8-10 мкм. Перед пайкой проводят отжиг металлизированной керамической подложки в среде водороода при 800 С в течение 5 мин. Затем проводят сборку по схеме, представленной на фиг1, и пайку в среде водорода при 350-360 С в течение 5 мин. Сопротивление срезу паяных соединений составляет не менее 3-3,5 кгс/ммП р и м е р 2. Проводят пайку подложек из керамики Аразмером 24 х 30 х 1 мм с пластинами из ковара, плакированными медью с двух сторон. В качестве пористой металлической прокладки применяют никелевое порошковое покрытие толщиной 50-70 мкм и пористостью 70-80%, которое наносят пульверизатором на металлическую пластину перед пайкой, Припоем служат навески 3 (фиг. 2) из чистого свинца, На поверхность керамической подложки 1 наносят покрытие медь-хром 2, а затем проводят отжиг в водороде при 700 С в течениео10 мин.Затем проводят сборку по схеме, показанной на фиг, 2, и пайку в среде водорода при 380 оС в течение 10 мин. Сопротивление срезу паяных соединений составляет не менее 2- 2,5 кгс/ммВ таблице представлены характеристики паяных соединений полученных по предлагаемому способу.806653 Продолжение табл. Предел прочности нарастяжение, кгс/мм,при 20 ОС 1,4 0,9-1 4,8 Сопротивление срезупаяных соединений,кгс/ммф, при 20 ОС 1,2-1,4 2,0-3,5 фиг. 166 3 ВНИИП иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Использование предлагаемого способа получения торцового соединения диэлектриков (керамики, кварца, ситалла) с металлами обеспечивает цо сравнению с существующими способами следующие преимущества:а) повышение качества паяных со,гО единений за счет повышения.адгезии .покрытия медь-хром к диэлектрику и уменьшения эрозии покрытия медь-хром в жидком припое;б) уменьшение величины термомеханических напряжений в торцовых 25 соединениях диэлектрик-металл. за счет применения высокопористой металлической прослойки, пропитанной легкоплавким пластичным припоем, в основном, на основе свинца, и, как 30 следствие этого, повышение надежности соединений.Формула изобретенияСпособ торцового соединения диэлектрика с металлической пластиной, 35 включающий размещение в зазоре междусоединяемыми поверхностями пористойметаллической прокладки и пропитку,последней легкоплавким припоем, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповыаения качества паяного соединения, на диэлектрическую пластинупредварительно наносят медь-хромовоепокрытие, после что отжигают в средефсоводорода при 700-900 С в течение5-15 мин.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Готро З.Ю. и др. Технологические основы гибридных интегральныхсхем. Львов, "Вища школа", 1977. 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2464003/29-33,кл. С 04 В 37/02, 1976.3. Лашко Н.ф. и Лашко С. В. Пайкаметаллов, М., "Машиностроение", 1967,с. 153-185. Тираж 67" . Подписное