Способ пайки ковара с керамикой Советский патент 1986 года по МПК B23K1/19 

Изобретение относится к пайке, в -частности к способам пайки металлов с керамикой, и может бцтъ : использовано при изготовлении ва- куумплотных металлокерамических конструкций электронной техники. Цель изобретения - повышение прочности и герметичности соединений тонкостенных конструкций и по- вьшение производительности процесса пайки.

Способ реализуют следующим образом.

Паяные поверхности алюмооксид- ной керамики подвергают металлизации, а поверхность ковара - меха- вической обработке. Паяные детали собирают с размещением в зоне пайки припоя, производят ступенчатый нагрев в вакууме до температуры пайки, выдержку при температуре пайки и охлаждение со скоростью 100-150 с/мин до , со скоростью ЗО-ВО С/мин до . Ох- лаждение со скоростью 100-150 С/ми стабилизирует процесс кристаллизации припоя, исключает неравномерность кристаллов в спае и стабилизирует коэф41ициент температурного расширения ковера.

Посдедующее снижение скорости охлаждения до ЗО-ВО С/мин положительно сказьш-ается как на прочност . ных характеристиках ковара, так и исключает образование микротрещин и микронесплошностей в керамике и в спае. Суммарные термомеханически напряжения в спае и в околошовной зоне металлизированной керамики снижаются, и при дальнейшем охлажднии не наблюдается отрыва металлизированного слоя и образования тре . щин в зоне спая.

Проведение кратковременной выдержки в вакууме 10 -10 мм рт.ст. при 800-850 с приводит к восстановлению окислов и активации металлизированных поверхностей керамики, одновременно осветляется поверхность ковара, что обеспечивает более равномерное растекание припоя, заполнение припоем микропор и микрнеровностей при нагреве до темпера . туры пайки и при вьщержке. Подогрев при температурах выше критичеких, при меньшем, чем в известных способах градиенте температур, исключает тепловую и структурную деформацию тонкостенных частей ва-

.

20

222Д502

куумвывода, исключает эллипсность, слой припоя становится более равномерным. Как с-иедстпие , уменьшается возможность образования течей и увеличивается прочность спая при статических и динамических нагрузках.

Приме р. Изготовляют вакуумные вводы различных диаметров, JQ используя алюмооксидную вакуумплот- ную керамику 22ХС в виде конических заготовок высотой 8-15 мм, диаметром 7-18 мм, с внутренним отверстием 2-3 мм по опорным поверхностям металлизиров анную с применением молибдено-марганцевой пасты и пасты М-21. Тонкостенные детали из сплава 29НК изготавляют из прутков диаметром 16-25 мм, при этом опорные поверхности под пайку имеют чистоту на уровне 4-5 класса, а переход к конической части выполняется плавно, радиусами 5-8 мм. Пайку проводят в вакуумной печи с

25 использованием листового припоя ВПр24. Предельный вакуум При пайке и охлаждении достигает рт.ст. Скорость нагрева регулируется изменением удельной мощности, подаваемой на молибденовые нагреватели, а скорость охлаждения изменением расхода охлаждающей воды в корпусе, а также подачей инертного газа. Нагрев ведут с промежуточной выдержкой при 825+10 С в течение А-5 мин.

35 Далее температуру повышают до 1040°С и после выдержки в течение 0,5 мин проводят охлаждение до, ВбО+Ю С со скоростью 125 С/мин, далее до со скоростью 65°С/мин и до

О 150 С со скоростью 20-25 с/мин.

После пайки вакуумвводы имеют 100%-ную г ерметичность, при пневмо- испытаниях максимальное давление, вьщерживаемое системой составляет

130-140 кгс/см или в 1,2 раза вьш1е, чем по известному способу. Прочность спая при изгибе и срезе увеличивается на 9-10 кгс/мм в сравнении . с известной. Практически исключаются

случаи образования трещин по керамике и металлизированному слою. Время пайки и обработки по предлагаемому способу сократилось в 1,4- 1,5 раза, повысилась надежность уз-.

55 лов в эксплуатации.

30

Практика показывает, что повышение температуры и длительности по- .

31222450 4

догрева вьше , а также увели-При охлаждении со скоростями 90 С/мин

чениё скоростей охлаждения в обеихв первом интервале и 45°С/мин во ,

температурах интервалах приводитвтором интервале неоправданно повык снижению.прочности и качествашается время охлаждения, а прочность

паяных металлокерамических узлов.5 и герметичность спая не изменяются.