СПОСОБ ПОДГОТОВКИ К ПАЙКЕ ИЗДЕЛИЙ С СЕРЕБРЯНЫМ ПОКРЫТИЕМ Российский патент 2002 года по МПК B23K1/20 

Изобретение относится к области пайки, в частности к подготовке к пайке изделий с серебряным покрытием, которое может быть использовано в микроэлектронике, а также в других областях техники.

Основной трудностью пайки изделий с серебряным покрытием является наличие сульфидной пленки Ag₂S на поверхности покрытия.

Известен механический метод очистки серебряных покрытий /1/, заключающийся в полировании смесью, состоящей из 40 г мыльной стружки, 60 г карбоната алюминия, 100 г кизельгура, 60 г кремнистого мела и 1 л воды. Недостатками этого метода являются: трудоемкость процесса обработки; необходимость последующей очистки изделий от остатков смеси.

Известен способ /2/ защиты серебряных контактов от образования сульфидной пленки Ag₂S при хранении их на складе или при очень малых электрических нагрузках путем нанесения пленки золота толщиной более 2,2 мкм.

Недостаками данного способа являются использование драгоценного металла и возможность появления коррозии через поры золотого покрытия.

Наиболее близким к заявляемому способу является химический метод обработки /1/, заключающийся в растворении пленки Ag₂S в растворе следующего состава: 80 г тиомочевины, 10 г серной кислоты и 1 л воды.

Основным недостатком данного метода является необходимость промывки и сушки изделий после травления, а также низкое качество обработанной поверхности, особенно в изделиях, имеющих сложную форму.

Задачами заявляемого решения являются: упрощение технологического процесса; повышение качества очистки покрытий; повышение качества паяных соединений изделий с серебряным покрытием.

Технические результаты достигаются тем, что изделия с серебряным покрытием перед пайкой отжигают в кислороде при 250-350^oС в течение 15-45 мин.

Примером осуществления способа может служить подготовка корпусов с серебряным покрытием биполярных транзисторов типа КТ 8232 Al перед пайкой полупроводниковых кристаллов. Материал корпуса - медь.

Для проведения экспериментальных исследований электроосаждение серебра на медные корпуса проводили в электролите следующего состава, г/л: AgCl - 40; К₄[^-Fе(СN)₆]•3Н₂О - 200; К₂СО₃ - 20.

В качестве анодов использовались пластины из чистого серебра. Режимы осаждения: I_к= 1-1,5 А/дм², температура электролита 50^oС, время 10 мин. После осаждения серебра корпуса отмывались в дистиллированной воде.

Были проведены исследования различных способов подготовки к пайке корпусов с серебряным покрытием.

Исследования показали, что наиболее эффективным способом подготовки к пайке оснований корпусов с серебряным покрытием является их отжиг в кислороде при 250-350^oС в течение 15-45 мин.

Методами электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа установлено, что в процессе отжига корпусов с гальваническим серебряным покрытием в кислороде происходит не только удаление сульфидной пленки Ag₂S, но и очистка покрытия от загрязнения.

Образующаяся на поверхности серебряного покрытия оксидная пленка Ag₂O толщиной обеспечивает необходимое растекание припоев на основе олова и свинца при пайке.

С помощью снимков, полученных на растровом электронном микроскопе, проанализирован внешний вид растекания припоя ПСр2,5 по серебряному покрытию при нагреве в водороде при 390^oС в течение 3 мин (режимы пайки полупроводниковых кристаллов к корпусам) до и после их отжига в кислороде. Коэффициент растекания К определялся по формуле K= S_p/S_o, где S_p - площадь, занятая припоем после расплавления и растекания; S_o - площадь, занятая дозой припоя в исходном состоянии. Исследуемая навеска припоя имеет следующие размеры: диаметр 8 мм и толщину 0,3 мм.

Измерения показали, что коэффициент растекания до отжига в кислороде составил К= 1,0, а после отжига К=1,1. Увеличение коэффициента растекания припоя по паяемой поверхности способствует повышению качества паяных соединений.

Таким образом, использование предлагаемого способа подготовки к пайке изделий с серебряным покрытием обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: упрощает технологический процесс; повышает качество очистки покрытий; повышает качество паяных соединений изделий с серебряным покрытием.

Источники информации
1. Буркат Г.К. Серебрение, золочение, палладирование и родирование. - Л. : Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1984. С. 24.

2. Малышев В.М. Серебро/ В.М. Малышев, Д.В. Румянцев: 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1987. С. 246.

Изобретение может быть использовано в микроэлектронике, например, при подготовке медных корпусов транзисторов с серебряным покрытием перед пайкой полупроводниковых кристаллов. С поверхности изделия перед пайкой удаляют сульфидную пленку Ag₂S путем отжига в кислороде при 250-350^oС в течение 15-45 мин. Способ позволяет упростить технологический процесс, повысить качество очистки поверхности и качество получаемых паяных соединений.

Способ подготовки к пайке изделий с серебряным покрытием, заключающийся в удалении с поверхности сульфидной пленки Аg₂S, отличающийся тем, что изделия перед пайкой отжигают в кислороде при 250-350^oС в течение 15-45 мин.