Способ капиллярной пайки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 18 265 А 1 5 В 23 К 1/О ГОСУДАРСТВ Е Н ЮЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЕНТНОЕ". ч 1. мЩЦ11 с Г,Е ИЗОБР ТЕН ПИСАН АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВ(71) Запорожское производственное объединение "Преобразователь" и Производственный кооператив "Триэфлен"(56) Яковлев Г.АЧистяков Ю.Д, и др. Обзоры по электронной технике. Сер. 7., вып.9, 1983. с, 31.Авторское свидетельство СССР %831446. кл. В 2 3 К 1/12, 1980 Изобретение относится к области пайки и может быть использовано в приборостроении, электронике, электротехнике, в частности в производстве силовых полупроводниковых приборов при пайке кристаллов на металлическую подложку.Цель изобретения - повышение сплошности паяного соединения.На фиг.1 представлена графитовая многоместная кассета для пайки в конвейерной водородной печи полупроводниковых элементов; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.В графитовую кассету для пайки загружают элементы полупроводникового прибора: нижний электрод 1, кремниевую структуру 2 и верхний электрод в виде кольца 3. Паяемые поверхности указанных деталей покрыты слоем никеля. Сверху на верхний электрод устанавливают графитовую втулку 4, в которой выполнено гнездо 5 для припоя и калибровочный канал б, через который пропускают припой в паяльный зазор между кремниевой структурой и верхним электродом.(54) СПОСОБ КАПИЛЛЯРНОЙ ПАЙКИ (57) Использование: капиллярная пайка деталей в кассетах. Сущность изобретения: припой в зону пайки подается при температуре выше температуры ликвидуса припоя через вспомогательный канал, расстояние с навеской припоя меньше диаметра навески припоя, приведенной в шарообразное состояние. 2 ил., 1 табл. Кроме того, в теле кассеты выполнено также гнездо 7 для припоя и калибровочный канал 8 в виде паза, через который припой подают в паяльный зазор между кремниевой структурой и нижним электродом.В гнезда для припоя 5 и 7 загружают дозированные шарообразные навески припоя, например Пср 2,5, диаметром большим, чем диаметр (ширина) каналов, Загруженную кассету подают в конвейерную водородную печь. Кассета, двигаясь в печи нагревается и припой при достижении температуры плавления плавится. Однако к паяльному зазору припой не поступает, а остается в гнезде в жидком виде, Это происходит за счет того, что припой при температуре плавления обладает низкой жидкотекучестью, недостаточной для и ротекания через калибровочный канал. Дальнейшее нагревание в печи припоя повышает его жидкотекучесть и при определенном перегреве над температурой плавления. припой протекает через калибровочный канал, Таким образом, диаметром кдлибровочногоканала (или шириной в том, случае, когда канал в виде паза) можно задерживать начало затекания припоя в паяльный зазор до момента достижения температуры, при которой припой протекает через калибровочный канал.На практике диаметр (ширину) канала определяют экспериментально, исходя из необходимой температуры затекания припоя в зазор. Так, например, для пайки тиристоров типа Т 132 используется шарообразная навеска припоя Пср 2,5 диаметром 2,8 мм, Экспериментально установлено, что пропускание такой навески через калибровочный канал диаметром 2,6 мм позволяет задержать протекание припоя через канал до момента, когда припой нагревается до температуры 390 С, Таким образом, припой в паяльный зазор начинает затекать не при температуре его плавления, равной 305 С, а при температуре 390 С. При этом фронт жидкой фазы, затекающей в паяльный зазор, не разделяется на отдельные ручейки и не захлопывает газовые поры,Кроме того, палемые детали, в моменты затекания жидкого припоя в паяльный зазор, нагреты тоже до температуры 390 С, .что также способствует исключению газовых пор за счет термоактивации деталей, проводимой при температуре выше температуры плавления припоя и повышения восстановительных и флюсующих свойств газовой среды,Для более полного удаления окисных включений из припоя, обезгаживания его и более качественной подготовки паяемых поверхностей к моменту затекания припоя в паяльный зазор, кассета с деталями проходит стадию термооыдержки. Причем термовыдержку производят при температуре, больше температуры плавления припоя, но меньше температуры затекания припоя в паяльный зазор (температуры протекания припоя через калибровочный канал). Таким образом, во время термовыдержки навески припоя находятся в своих гнездах в жидком состоянии, При этом окисные включения, присутствующие в припое, всплывают на поверхность жидкой навески и восстанавливаются (частично или полностью). Кроме активации и очистки припоя в процессе термовыдержки идет процесс активации падемых поверхностей, чему способствует термовыдержка, проводимая при температуре, превышающей температуру плавления припоя. Паяемые поверхности после такой термоактивации значительно лучше подготовлены к пайке, вследствие чего улучшается однородность паяемой поверхности, Растекание припоя в паяльном зазоре по такой однородно-активной поверхностипроисходит без захлопывания газовых пор,а также повышается стабильность процессаполучения спаев с высокой сплошностью.5 В таблице приведены экспериментальные результаты определения сплошностипаяных соединений, полученных но заявляемому способу и по прототипу для припоевПср 2,5 и ПОС 40 (узким и широким интер 10 валом кристаллизации), Результаты получены при пайке мощных тиристоров типаТ 132. Кремниевая структура диаметром 12мм паялась с молибденовым электродом вграфитовой кассете в конвейерной водород 15 ной печи, а после пайки кремний сошлифовывался до появления припоя. По плоскомушлифу определялась сплошность соединения.Из таблицы видно, что сплошность пая 20 ного соединения, полученная по заявляемому способу, значительно выше, чем попрототипу(в среднем на 13,5 ф ). Причем высокое значение сплошности соединений,паяных по заявляемому решению, достига 25 ется как для припоев с узким интерваломкристаллизации (Пср 2,5), так и для припоевс широким интервалом кристаллизации(ПОС 40), который в обычных условиях пайкиуступает в сплошности.30 Заявляемый способ прошел проверку всерийных условиях и показал следующиепреимущества,По заявляемому способу в условиях серийного производства была собрана опыт 35 но-промышленная партия силовыхполупроводниковых модулей. Анализ результатов сборки показал следующие преимущества способа. На собранной партиимодулей отмечено меньшее тепловое сопро 40 тивление. Так на партии модулей, собранной по серийному техпроцессу, тепловоесопротивление составило 0,2 о с/Вт, а намодулях, собранных по заявляемому способу, 0,18 с/Вт, За счет отсутствия непро 45 паев в соединения на 2 - 3 повышаетсявыход годных приборов, Отсутствие непропаев в соединениях полупроводниковая структура-электрод приводит кувеличению стойкости полупроводниковых50 приборов к ударным токам. Так в силовыхтиристорах типа Т 132 ударный ток возрос с800 А на приборах, собранных по серийномутехпроцессу, до 1500 А на приборах, собранных по заявляемому способу.55Формула изобретения Способ капиллярной пайки, включающий сборку деталей, размещение припоя нанекотором удалении от паяемого зазора, нагрев в неокислительной среде, подачу при1824265 должение таблицы поя в зазор после его полного расплавления иохлаждения,отличающиИся тем,что, с целью повышения сплошности паяного соединения, подачу припоя в зазор осуществляют при температуре выше температуры ликвидуса припоя через канал. расстояние между точками сопряжения которого с навескоИ припоя меньше диаметра навески припоя, приведенноИ в шарообразное со стояние,1824265 г. У Составиель М, 8 инницкийТехред М. Моргентал Корректор И, Шулла актор Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский ком аэ 2207ВНИИПИ Г мат "Патант", г, Ужгород, уа.Гагарина,10