Припой для пайки кремния Советский патент 1975 года по МПК B23K35/26 C22C11/00 

Изобретение относится к пайке, в частности к составу нрииоя для найки кремния.

Известен припой для пайки кремния, содержащий свинец, никель.

С целью повышения качества паяного соединения в состав приноя на основе свннца, содержащего никеля 0,5-10%, вводят металл, образующнй с никелем твердый раствор, а с кремнием - силицид, выбранный из IV-VIII нобочных грунн нериодическои сиетемы в количестве 0,05-3%.

Для придания припою акценторных илн донорных свойств, в него вводится элемент из группы: бор, алюминий, галлий, индий, фосфор, мышьяк, сурьма в количестве 0,1 -10%.

Примеры выполнення припоев:

1. 1% марганца, 1% никеля, свинец - остальное. Темнература сплавления с кремнием 550°С.

2.0,1% марганца, 1% никеля, свинец - остальное. Темиература снлавлеиия с кремнием 550С.

3.0,1% хрома, 1% никеля, свинец - остальное. Температура сплавления с кремнием 700°С.

4.0,1% кобальта, 1% никеля, 1% сурьмы, свинец - остальное. Температура сплавления с кремнием 500°С.

5.0,1% железа, 1% никеля, 1% сурьмы,

свинец - остальное. Температура сплавления с кремнием 650°С.

6. 0.1% титана, 1% никеля. 5% олова, 5% индия, свинец - остальное. Температура сплавления с кремнием 700°С.

Компоненты сплавов 1,2 растворяются в свинце непосредственно. В сплаве 3 хром, изза низкой его растворимости в свинце, вводится в сплав улсе соединенный с никелем - растворяется сплав «хромель (применяемый для термопар), состоящий из 91% никеля и 9% хрома. Растворимый в свинце 1,1% этого силава дает 0,1% хрома и 1% никеля.

Компоненты сплавов -1, 5 кобальт и железо предвар гтельно растворяют в сурьме н вместе с сурьмой вводятся в свинец.

В сплаве 6 титан предварительно растворяется в олове (2% сплав) н вместе с оловом вводится в свинец (олово, как и свинец, нейтрально по отношению к кремнню).

Увеличение концентрации тугоплавкпх прилгесей в свинце (никель-марганец, никель-кобальт, ннкель-железо и т. д.) гораздо заметнее изменяет глубину цроплавления кремния, чем температуру начала взаимодействия с кремнием.

Пара тугоплавких примесей может быть нанесена как непосредственно на поверхность кремния (путем, например, термического распыления в ). так и lUi

кристаллодержателя (например, гальванически), к которому приплавляется кристалл кремния. Свинец с нодъемом темнературы будет растворять нанесеииые на новерхпость кремния или держателя тугоплавкие элементы, пр-иплавляясь к кремнию.

Возможно предварительное растворение и нрипое - свинце одного из тугоплавких элементов (титана, хрома, марганца) а кристаллодержатель (или кремний) покрывать никелем. В припое с подъемом температуры образуется пара никель - тугоплавкий элемент (никель - титан, никель - хром, никель - маргаиец) сиособствующая ннзкотемнературному нриплавлению к кремнию.

Осаждаемые на поверхность кремния или кристаллодержателя никель и его сплавы с тугоплавким элементом могут иметь в своем составе и элемеьггы III и V главной группы периодической системы.

Поверхность кристаллодержателя (или кремния), нокрытая никелем и его сплавами, может покрываться свинцом и его сплавами с элементами П1 или V главной группы периодической системы.

Примеры покрытий:

1.Поверхность кремния (а также кристаллодержателя) может быть покрыта сплавом никель - бор (бор - элемент III главной группы) из водной ванны следуюн1его состава (в г/л): никель хлористый 15-20; этилендиамнп 50-10-25; калий уксуснокислый 35-60; боргидразин - 0,5-1,5.

Процесс осаждения происходит при температуре раствора 20-50°С и рН 8,5-10,5.

2.Поверхность кристаллодержателя может быть покрыта сплавом никель - кобальт в ванне следующего состава (в г/л): никель хлористый 30-40, кобальт хлористый 10-20, аммоний хлористый 100-120, уротропин 40- 60. Процесс ведут нрн рН 5,9-6,9 катодная

ПЛОТНОСТЬ тока 1 -10 а/дм температура ванны 18-25°С.

3. Поверхность кристаллодержателя, покрытая сплавом никеля (с кобальтом, железом ...) может быть покрыта сплавом свинец - сурьма (сурьма - элемент V главной групны) и ванне следующего состава (в г/л): цитрат аммония двуосиовной 80-200, двойная виннокислая соль калия и сурьмы 10-80, иатриевая соль уксуснокислого этилендиамина 30-60 окись свинца и уксуснокислый свинец 10-25; рН 4,6, температура 74°С, катодная плотность тока 0,5-0,54 а/дм.

Во всех выщепрнведенных случаях пайка кремния велась или в водороде с точкой росы - 60°С и содержанием кислорода 10- % или в вакууме 10 мм рт. ст., в отожженных графитовых кассетах.

Снлавы приготовлялись в кварцевых или алуидовых лодочках, в горизонтальной кварцевой трубе с ироточным водородом, с помощью газовой горелки.

П р е д мет изобретения

1.Приной для пайки кремния, содержащий свинец, никель, отличающийся тем, что, с целью повышеиия качества паяного соединения, в его состав введен металл, образующий с ликелем твердый раствор, а с кремнием - силицид, выбранный из IV-VIII побочных грунн периодической системы элементов, в количестве 0,05-3%, а остальные компоненты взяты в следующем соотношении в вес. %: никель - 0,5-10, свинец - остальное.

2.Припой по п. 1, отличающийся тем, что, с целью придания припою акцепторных или донорных свойств, в него вводится элемент, выбранный из группы бор, алюминий, галлий, индий,, фосфор, мыщьяк, сурьма в количестве 0,1 -10%.