Припой для пайки кремния с вольфрамом Советский патент 1990 года по МПК B23K35/28 

1

(21)4396636/27-27 (22) 15.02.88 (46)30.06.90. Бюл. №24

(71)Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплавов и обработки цветных металлов Гипроцветметобработка

(72)А.И.Зенцов, Г.Е.Губин, Л.Б.Злотин, Т.С.Югова, В.Г.Бадаев и Л.М.Лермонтова (53)621.791.3(088.8)

(56)Заявка Франции № 2517700, кл. В 23 К 35/28, 1981.

(54) ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ КРЕМНИЯ С ВОЛЬФРАМОМ

(57)Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, используемого для пайки кремниевых пластин к вольфрамовым

термокомпенсаторам, применяемым п полупроводниковой технике. Цель изобретенич- повышение количества выхода годных изделий и снижение величины падения напряжения путем повышения растекаемости припоя. Припой имеет следующий состав, мас.%: кремний 13-20, ванадий 0,26-1,1. алюминий остальное. Пайка осуществляется в печи при 735-750°С в среде аргона. Припой изготовляется в виде фольги толщиной 0,03-0,05 мм, полученной методом прокатки слитков. Он обеспечивает 99-100% величину припоя паяного соединения, выхода годных выпрямительных элементов на операциях снятия фаски 98% и травления 84%, при этом величина прямого падения напряжения 1,1-1,24 В. 1 табл.

(О

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, используемого для пайки кремниевых пластин к вольфрамовым термокомпенсаторам, применяемым в полупроводниковой технике. Цель изобретения - повышение количества выхода годных изделий и снижение величины падения напряжения путем повышения растекаемости припоя. Припой имеет следующий состав, мас.%: кремний 13 - 20, ванадий 0,26 - 1,1, алюминий остальное. Пайка осуществляется в печи при 735-750°С в среде аргона. Припой изготовляется в виде фольги толщиной 0,03 - 0,05 мм, полученной методом прокатки слитков. Он обеспечивает 99 - 100% величину припоя паяного соединения, выхода годных выпрямительных элементов на операциях снятия фаски 98% и травления 84%, при этом величина прямого падения напряжения 1,1 - 1,24 В. 1 табл.

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя, используемого для пайки кремниевых пластин с вольфрамовым термокомпенсатором.

Цель изобретения - повышение количества выхода гбдных изделий и снижение ве- личины падения напряжения путем повышения растекаемости припоя.

Припой имеет следующий состав, в мас.%:

Кремний13-20

Ванадий.0,26-1,1

АлюминийОстальное

При соединении деталей полупроводниковых приборов - кремниевой пластины с вольфрамовым термокомпенсатором, ванадий, вводимый в состав припоя в количестве 0,26-1,1%, способствует предотвращению роста частиц кремния в расплаве в процессе сплавления элементов приборов и, следовательно, устранению возможности

образования лысок, снижающих эксплуатационные свойства готовых изделий. Кроме того, ванадий, вводимый в состав припоя, образует сложные интерметаллидные соединения, облегчающие смачивание поверхности вольфрама расплавом припоя. Введение ванадия в количестве менее 0,26% не обеспечивает наблюдаемого эффекта в максимальных количествах, а введение ванадия более 1,1% приводит к чрезмерному увеличению количества ин- терметаллидных соединений, которые глубоко сплавляются в кремниевые пластины, изменяя тип проводимости контактного слоя кремниевой пластины и ухудшая свойства готовых изделий.

Содержание кремния в припое в количестве 13-20% обусловлено необходимостью получения определенной величины зоны, обладающей заданным уровнем электрофизических свойств сплавной зоны кон

т-Ь,

такта и определяющей уровень эксплуатационных параметров изделий полупроводниковой техники. Кроме того, снижение содержания кремния менее 13% или превышение его более 20% приводит к изменению жидкотекучести припоя и ухудшению смачиваемости соединяемых поверхностей при условиях сплавления, определяемых уровнем эксплуатационных свойств изделий.

Выпрямительный элемент изготовляют следующим образом.

Перед пайкой проводится сборка выпрямительного элемента, при которой на вольфрамовый термокомпенсатор толщиной 1,0-1,1 мм накладывают припой в виде фольги толщиной 0,03-0,05 мм, полученной методом прокатки слитков, а сверху укладывают пластину кремниевой структуры толщиной 240-280 мкм. Затем собранные выпрямительные элементы укладывают в специальные кассеты стопкой по 24 штуки и устанавливают в печь. Пайка осущеетвля- ется в печи при 735-750°С в атмосфере аргона.

Примеры выполнения припоя и свойства паяных соединений даны в таблице.

Процент выхода годного выпрямительных элементов на операциях снятия фаски и травления определяется качеством сплавления - растекаемостью припоя по поверхности соединяемых поверхностей. Чем хуже растекаемость, тем выше процент брака при снятии фаски и травлении за счет

сколов кремниевых структур, трещин и рас- травов, образуемых из-за высоких внутренних напряжений в паяном соединении. Величина прямого падения напряжения, одна из основных характеристик выпрямительного элемента, также определяется качеством сплавления. Отсутствие непропаев обеспечивает формирование ровного фронта сплавления и

стабильность и оптимальную величину прямого падения напряжения.

Как видно из данных таблицы, данный припой обеспечивает полную смачиваемость поверхностей соединяемых деталей

(вольфрамового термокомпенсатора с кремниевой пластиной), и тем самым, способствует получению высококачественного паяного соединения сплавного полупроводникового прибора, обладающего высокими

эксплуатационными характеристиками и высокой надежностью работы.

Формула изобретения Припой для пайки кремния с вольфра- мом, содержащий кремний, ванадий и алюминий, отличающийся тем, что, с целью повышения количества выхода годных изделий и снижения величины падения напряжения путем повышения растекаемости припоя, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Кремний13-20

Ванадий0,26-1,10

АлюминийОстальное