Способ пайки

(5 )М, Кл. В 23 К 1/ОО ВвяаРстшныи кбиктйт ИСР еа дами кмбретвкИ в екрытй.3 (088. 8) Опубликовано 070382. бюллетень Мя 9 Дата опубликования описания 070382(21) Заявител Новочерка политехни дена Трудового Красного нститут им. Серго Орджо ки ск(5 Й) СПОСОБ ПАЙ это собтьхимиентомм,В некоторых случ позволяет увеличить соединений за счет ческого соединения депрессантом .припоя снижающим температу ва). и паяемым матер щимся в припое 2,жаростоикосбразованияежду компон(компонентоу плавленияалом,растЬ сплаю 3Изобретение относится к области пайки, в частности к способам диффузионной пайки, и может быть использовано в различных отраслях техники для повышения термостойкости паяных сое" динений.Известен способ диффузионной панки деталей, при котором производят диф" Фузионную выдержку при температуре пайки для выравнивания состава шва с составом паяемых материалов 1"13. Этот1 о способ особенно эффективен при образовании твердых растворов между компонентами припоя и паяемого материала.1 НедостаТком описанного способа является то; что компоненты припоя остаются и зоне соединения, Во вногих случаях это приводит к снижению кор розионной стойкости, хрупкости или ухудшению физических свойств соединнияеИзвестен способ получения паяных соединений, при .котором лосле пайки производят нагрев паяного изделия в вакууме до температуры испарения компонентов припоя, ведущих к охрупчиванию соединения 3.Недостатком способа является его узкая применимость.к припоям с высокой упругостью пара.Наиболее близким техническим рещением к изобретению является способ пайки полупроводниковых пластин, при котором производят сборку, нагрев в вакууме или защитной атмосфере, заполнение паяемого,зазора расплавленным припоем, растворяющим в себе паяемый материал, и принудительное78М 1 О и травили по стандартной методи"ке, Затем пластины складывали соединяемыми поверхностями в композицию1 (этап а ) и помещали в специальнуюграфитовую кассету. Графитовая кассета удерживала навеску алюминия 2(этап а ) массой 30 мг сверху композиции, а также удерживала навеску молибдена 3 (этап с 1 ) в виде параллелепипеда массой 60 мг снизу композиции, Загруженную таким образом кассетупомещали в трубчатую печь сопротивления вакуумной установки,. По достижении вакуума не хуже 10 4 торр композицию равномерно нагревали до температуры 900 бС и выдерживали 15 мин. Приэтом навеска алюминия плавилась ипод действием капиллярных сил втягивалась в капиллярный зазор между пластинами, образуя прослойку жидкой фазыкремний-алюминий 4 (этапб ) междуспаиваемыми пластинами.По окончании процесса заполнениякапиллярного зазора, который продолжался не более 1 мин, жидкая фаза 4(этап б ) контактировала на нижнейкромке композиции 1 (этап б ) с тугоплавким металлом 3 (этап 6 ) и вступала с ним в активную химическуюреакцию. 3 результате реакции алюминий вытягивался из капиллярного зазора на молибденовую навеску 3 (этап 9 ),образуя на ней продукт химическойреакции 5 (этап Ь). Капиллярный зазор при этом закристаллизовывался,спаивая пластины в единое целое с образованием шшва 6 (этап Ь ). Затемпечь выключали и производили охлаж дение в режиме выключенной печи.Температурные испытания структурпоказали, что соединение пластин, полученное по предложенному способу,выдерживает многократный нагрев до1300 ОС. Причем резкое охлаждение структур от максимальной до комнатной температуры не приводит к нарушению соединения. Иеталлографический анализ соединительных швов полученных структур показал, что толщинаих составляет 5-10 мкм и они не содержат включений второй, фазы. Приведенные данные свидетельствуют о высоком качестве пайки полупроводниковых пластин предлагаемым способом. 3 9103диффузионное выведение из шва компонента-депрессантаВыведение компоиента-депрессантаиз расплава шва осуществляют путемэлектропереноса, т.е. за счет диффузионной миграции ионов основного материала. и припоя в разные стороныпод действием постоянного электрического поля.Недостатком способа является низ окая эффективность в случае пайки деталей из материала с высокой проводимостью и при малом эффективном заряде компонента-депрессанта в расплаве шва.Целью изобретения является расширение возможностиудаления из паяного шва заданного компонента,Поставленная цель достигается тем,что в контакте с паяемым зазором размещают навеску вспомогательного материала, связывающего компонент-депрес. сант припоя в химическое соединение.Сущность способа заключается вследующем. 25При нагреве собранных деталей дотемпературы пайки припой заполняетпаяемый зазор и растворяет в себе поверхностные слои паяемого материала.При полном заполнении зазора припоем зопоследний смачивает размещенную в контакте с зазором навеску материала, вступающегов химическую реакцию с компонентом-депрессантом припоя.В контактес навеской расплавленный припой обедня 35ется компонентом-депрессантом и засчет образовавшегося градиента концентрации начинается диффузионный перенос депрессанта к поверхности вспомогательного материала, Вследствие 4,переноса депрессанта к поверхностивспомогательного материала и связывания его в химическое соединение паяный шов обедняется этим элементом икристаллизуется при температуре пай 45ки. Жаростойкость соединения возрастает, причем в шве остается минимальное количество депрессанта, слабовлияющее на физические параметрыпаяного соединения.50 15 55 Формула изобретения На чертеже показаны этапы (а,б,в) протекания процесса пайки.Способ поясняется примером, в котором производилась пайка двух кремниевых пластин алюминиевым припоем." Соединяемые поверхности пластин кремния диаметром 40 мм обрабатывали механически шлифовкой на микропорошке Способ пайки, при котором производят сборку, нагрев в защитной атмос910378 ВНИИПИ Заказ 979/13 Тираж 1151 Подписно иал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проект 5фере или вакууме, заполнение паяемо- го зазора расплавленным припоем,растворяющим в себе паяемый материал, и принудительное диффузионное выведение из шва компонента-депрессанта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения возможности удаления из паяного шва заданного компонента, в контакте с паяемым зазором размещают навеску. вспомогательного 1 О материала, связывающего. компонентдепрессант припоя в химическое соединение. 6Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лашко Н.Ф., Лашко-Авакян С.В.Пайка металлов, М., Машгиэ, 1959,с, 322-324.2. Лашко Н.Ф. Лашко С.В. Пайкаметаллов, М., "Машиностроение",1967,с. 160-175., 3. Авторское свидетельство СССРй 404586, кл. В 23 К 1/02, 01.04.72,4. Акцептованная заявка Великобри.танин У 1328185, кл. В 3 й В 23 К1/00), опублик. 30.08.73 (прототип).