ПРИПОЙ ДЛЯ ЛУЖЕНИЯ ПЛЕНКИ АЛЮМИНИЯ НА КРЕМНИИ Российский патент 2013 года по МПК B23K35/26 

Изобретение относится к сфере промышленного производства изделий электронной техники, в частности к бессвинцовым припоям для лужения ими поверхности алюминиевых пленок на полупроводниковых и диэлектрических подложках.

Известен припой для пайки алюминиевых сплавов, содержащий 4-12% кремния, 4,6-25% германия, 0,003-0,01% стронция, 0,05-0,15% церия, алюминий - остальное. Припой дополнительно содержит 0,3-1,0% магния, [см. патент №2297907, МПК⁹ B23K 35/28, B23K 35/40, C22C 21/02, опубл. 27.04.2007 г.].

Недостатками припоя являются его тугоплавкость и многокомпонентность, что усложняет и удорожает его.

Известен бессвинцовый припой на основе смешения олова, серебра, индия, меди и фосфора. Полученный припой содержит 91,39% олова, 4,1% серебра, 4,0% индия, 0,5% меди и 0,01% фосфора и используется в способах пайки волной [см. патент №2268126, МПК⁹ B23K 35/26, C22C 13/00, опубл. 20.01.2006 г.].

Недостатками припоя являются высокая стоимость из-за наличия драгметаллов и недостаточное смачивание алюминиевых пленок.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является композиционный припой на основе эвтектики Sn-Al с добавлением микропорошка никеля [см. патент СССР №1774907, МПК⁹ B23K 35/26, опубл. 07.11.1992 г.].

Недостатками прототипа является плохое растекание по поверхности алюминия и необходимость приготовления микропорошков Ni, что усложняет и удорожает его.

Задачей предлагаемого технического решения является улучшение растекания припоя по поверхности алюминиевых пленок и повышение прочности соединения припоя с алюминиевой пленкой.

Технический результат достигается тем, что в припой для лужения пленки алюминия на кремнии, содержащий олово, согласно изобретению вводят стронций при следующем соотношении компонентов в мас.%: стронция - 0,1÷2,0, олова - остальное.

Данное техническое решение позволит улучшить растекание припоя по поверхности алюминиевых пленок и повысить прочность соединения припоя с алюминиевой пленкой.

Сущность изобретения поясняется графиками, где на фиг.1 изображены политермы углов смачивания пленок алюминия на кремнии расплавами Sn - 0,106 мас.% Sr в зависимости от продолжительности фотонного отжига подложек, на фиг.2 - политермы углов смачивания пленок алюминия на кремнии расплавами Sn - 1,928 мас.% Sr в зависимости от продолжительности фотонного отжига подложек, и таблицей, в которой приводятся результаты экспериментальных данных.

Припой для лужения пленки алюминия на кремнии реализуют следующим образом.

Пример 1. Изготавливали припой состава: Sn - 99,894 мас.% и Sr - 0,106 мас.% и помещали его на пленку алюминия на кремнии после ее фотонного отжига в течение 3,0-4,0 секунд. Далее производили нагрев в атмосфере гелия. В процессе контролировали угол смачивания (методом лежащей капли). При температуре 850 К происходило скачкообразное уменьшение угла смачивания (см. фиг.1), при этом улучшилось растекание припоя на алюминиевой пленке и соответственно повысилась прочность соединения припоя с алюминиевой пленкой.

Пример 2. Изготавливали припой состава: Sn - 98,072 мас.%, Sr - 1,928 мас.%, помещали его на кремний с алюминиевой пленкой, подвергнутой фотонному отжигу. Далее проводили те же операции, что и в примере 1.

Наименьшие углы смачивания наблюдались при температуре 865К (см. фиг.2).

При введении в припой стронция менее 0,1 мас.% ухудшаются смачивание и растекание припоя по поверхности алюминиевых пленок, а при содержании стронция в припое более 2,0 мас.% повышается температура расплава, ухудшается смачивание и повышается расход дорогостоящего стронция.

Использование предлагаемого припоя для лужения пленки алюминия на кремнии позволит по сравнению с прототипом улучшить растекание припоя по поверхности алюминиевых пленок и повысить прочность соединения припоя с алюминиевой пленкой.

Таблица Результаты экспериментальных данных № Sn, % Sr, % Показания 1 99,91 0,09 Недостаточный угол смачивания, что снижает соединение припоя с алюминиевой пленкой 2 99,894 0,106 Температура ликвидуса 850K, при этом происходит скачкообразное падение угла смачивания, что приводит к улучшению растекания припоя по поверхности алюминиевых пленок и повышению прочности соединения припоя с алюминиевой пленкой. 3 98,0 2,0 Температура ликвидуса 865K, при которой достаточное растекание и смачивание поверхности алюминиевых пленок.

Изобретение может быть использовано при производстве изделий электронной техники, а именно для лужения поверхности алюминиевых пленок на полупроводниковых и диэлектрических подложках. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: стронций 0,1-2,0, олово - остальное Технический результат заключается в улучшении растекания припоя по поверхности алюминиевых пленок и повышении прочности соединения припоя с алюминиевой пленкой. 2 ил., 1 табл.

Припой для лужения пленки алюминия на кремнии, содержащий олово, отличающийся тем, что в него дополнительно введен стронций при следующем соотношении компонентов, мас.%:
стронций 0,1-2,0 олово остальное