Паста для низкотемпературной пайки Советский патент 1993 года по МПК B23K35/24 

Изобретение относится к пайке, в частности к составу пастообразного припоя для низкотемпературной пайки.

Целью изобретения является повышение флюсующей активности пасты, упрощение технологии приготовления и снижение стоимости,

Поставленная цель достигается тем, что в известной водорастворимой пасте, состоящей из порошка припоя и связки, на основе глицерина и щелочи, предложенная связка содержит смесь глицерина, щелочи и сорбита при следующем соотношении компонентов пасты, мас.%: глицерин 12,4-15; щелочь 2-2,6; сорбит 3-5; порошок припоя -остальное. При этом связка содержит компоненты в следующем соотношении, мас,%: глицерин 62-75, щелочь 10-13, сорбит 15- 25.

Связка представляет собой обезвоженную трехкомпонентную смесь многоатомных спиртов и щелочи, в которой глицерин выполняет роль растворителя для щелочи и сорбита, щелочь - активирующей добавки, сорбит - стабилизатора жидкой фазы связи

(до 300°С). Повышение активности предлагаемой пасты происходит за счет увеличения содержания щелочи в связке до 10-13% (вместо 0,05-5% в прототипе). Активность пасты сохраняется в течение всего времени пайки, поскольку по мере испарения глицерина сохраняется расплав щелочи в сорбите. Все компоненты связки хорошо растворяются в воде, поэтому остатки пасты после пайки легко ею отмываются, не оставляя следов.

Предлагаемый состав пасты прост в изготовлении и заключается в растворении двух компонентов связки в третьем, нагреве и смешивании остывшей связки с порош: ком припоя. В отличие от прототипа, где процесс приготовления пасты осуществляется в 6-7 стадий.

Исключение из состава пасты дорогих, дефицитных или отсутствующих у нас компонентов позволяет снизить стоимость пасты.

Процентное содержание того или иного компонента определялось следующим. Если связка имела в своем составе менее 10

00

о

00

ел ю о

мас.% щелочи, то ее флюсующие способности сильно ослабляются. Содержание в связке менее 15 мас,% сорбита приводило к высыханию и твердению пасты ее до полного ее расплавления, что препятствовало образованию монолитного состояния припоя. Едли щелочи в растворе находилось более 13 мас.%, то она полностью не растворялась в глицерине и находилась в виде взвеси. Наличие более 25 мас.% сорбита сильно повышало вязкость связки.

Пример. Для получения пасты были приготовлены три состава связки, отличаю- щиеся друг от друга содержанием компонентов, согласно формуле изобретения.

Связки.приготавливают следующим образом.. .

Смешивают твердые щелочь, например, NaOH и сорбит с глицерином, соблюдая пропорции,-указанные в таблице. Далее нагревают смесь до температуры 200-210°С и выдерживают при этой температуре в течение 10 мин. В процессе нагрева и выдержки твердые компоненты растворяются в глицерине и происходит одновременное обезво живание раствора. После этого его охлаждают до комнатной температуры, после чего связка готова к употреблению.

Приготовленные согласно табличным данным связки смешивают с порошком припоя ПОС-61 (ПБЦО,032.005ТУ) и тщательно перемешивают. После этого паяют этими пастами образцы из -алюминиевого сплава АМц, покрытые химическим никелем (никельфосфор и никель-бор) толщиной 18 мкм.

Прочность соединения образцов наг срез составила в среднем 43 МПа (4,39 кг/мм2). Пайку производят на воздухе при температуре 220+10°С. Отмывают остатки пасты последовательно в проточных горячей и холодной воде, в деионизованной воде с ультразвуковой обработкой и далее сушат образцы сжатым воздухом ил-и в термокамере при 80+5°С. Остатков пасты после отмывки не наблюдалось.

В другом примере этими же пастами паяли золоченые СВЧ-переходы в корпусе СВЧ-модулей, выполненных из алюминие- вого сплава Д16 и покрытых химическим никелем (никель-фосфор). Качество пайки и отмывки были хорошими.

.Описанные результаты подтверждаются прилагаемым актом испытания.

Гарантийный срок сохранения качества лужения, пайки и последующей отмывки составляет 2-3 сут после изготовления пасты при хранении ее в открытом виде на воздухе в обычных цеховых условиях (22±2°С, 50±10% влажности). Потеря пастой своих

свойств обуславливается поглощением ею атмосферной влаги. В результате этого усиливаются химические реакции между щелочью и порошком припоя. Продукты этих

реакций при последующей пайке проявляются в виде шлаков плохо отмывающихся водой при очистке. Исходя из этого пасту рекомендуется применять, предпочтительно, непосредственно после изготовления.

0 Предлагаемая паста по сравнению с прототипам позволит во-первых, повысить флюсующую активность пасты, а, следовательно, повысить прочность паяных соединений. Как видно из акта испытаний,

5 прочность на срез увеличилась почти в два раза с 25 МПа до 43.мПа, во-вторых, упростить технологию приготовления, т.е. - если в прототипе 6-7 стадий приготовления, то в предлагаемом изобретении 3 стадии, в0 третьих, снизить стоимость пасты, поскольку все компоненты связки общедоступны, дешевы и нетоксичны, и кроме того исключается применение дорогостоящего оборудования: миксеры и устройство для

5 вакуумного обезгаживания..

.. Большим достоинством предлагаемой пасты является ее способность обеспечивать пайку деталей, имеющих покрытия из никеля (любого способа нанесения), цинка,

0 золота, серебра, меди и сплава,олово-висмут, обеспечивать пайку деталей из латуни и сплавов железо (сплав фени, ковар и т.п.). Паста после отмывки не оставляет следов, а паяемая поверхность не изменяет свой

5 цвет.

Достоинством предлагаемой связки является также ее способность обеспечивать пайку при температуре от 120 до 260°С, если в качестве наполнителей использовать по0 рошки различных низкотемпературных припоев, например, припоев ПОИн-52 (48% Sn - 52% In); ПОСВ-33 (33% Sn - 34% Pb 33% Bi); ПОСК-50-18 (50% Sn .32% Pb - 18% Cd), ПОС-61 (61 % Sn - 39 Pb) и ПСИн-25 (75%

5 Pb-25% In), имеющих температуру плавления, равную соответственно, °С: 117, 130, 143.183, 131.

Формул а изобретения/ Паста для низкотемпературной пайки,

0 содержа,щая глицерин, щелочь, порошок припоя, отличающаяся .тем, что, с целью повышения флюсующей активности пасты, упрощения технологии изготовления и снижения стоимости, она дополнительно

5 содержит сорбит, при следующем соотношении, мас.%:

Глицерин12.4-15,0 Щелочь 2,0-2,6 « Сорбит 3-5 Порошок припоя Остальное

Сущность изобретения: паста для низкотемпературной пайки содержит смесь глицерина, щелочи и сорбита при следующем соотношении компонентов пасты,. мас.%: глицерин 12,4-15; щелочь 2-2,6; сорбит 4-5; порошок припоя - остальное. 1 табл.,