Способ бесфлюсовой низкотемпературной пайки микрополосковых устройств Советский патент 1982 года по МПК B23K1/06 

(54) СПОСОБ БЕСФЛЮСОВОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАЙКИ МИКРОПОЛОСКОВЫХ УСТРОЙСТВ

1

Изобретение относится к пайке металлов с металлами или металлизированными диэлектриками и может быть использовано при бесфлюсовой пайке низкотемпературными припоями микрополосковых электронных и полупроводниковых приборов.

Известен способ соединения при помощи бесфлюсовой пайки легкоплавкими припоями алюминиевых изделий, при котором нагрев производят до температуры, соответствующей середине температурного интервала кристаллизации, а паяные детали непрерывно вращают относительно друг друга, затем доводят припой в месте спая до полного расплавления. Детали при этом способе оказываются погруженными в расплавленный припой, после чего производят охлаждение 1.

Этот способ неприменим для пайки микрополосковых, полупроводниковых и бескорпусных элементов, так как предусматривает непрерывное вращение деталей относительно друг друга с погружением спаиваемых элементов в расплавленный припой.

Известен способ пайки с применением низкочастотных колебаний, для создания которых используются электромагнитные

вибраторы. Вибратор жестко соединяется с приспособлением, в которое зажимаются детали, подлежащие пайке. Вибратор передает колебания в течение времени с начала расплавления припоя до полной его кристаллизации. Этим способом паяют, например аустенитные стали с помощью высокотемпературных припоев. Применение вибрации в этом случае позволяет повысить прочность паяных соединений 2.

Недостатком способа является то, что

10 воздействие вибрации на весь паяный узел не разрушает окисные пленки на припое и паяемых деталях и таким образом не может быть применено для бесфлюсовой низкотемпературной пайки микропслосковых устройств.

Целью изобретения является улучшение смачивания припрем паяемой поверхности без перегрева паяемых деталей.

Поставленная цель достигается тем, что 2Q согласно способу бесфлюсовой низкотемпературной пайки микрополосковых устройств, прл котором между паяемыми деталями располагают припой и нагревают до температуры пайки с наложением низкочастотных колебаний, паяемые поверхности предварительно покрывают металлами или сплавами с температурой плавления, близкой к температуре расплавления припоя, но выше ее, а в момент расплавления припоя одной из паяемых деталей сообщают низкочастотные колебания. При этом покрытие обеспечивает хорошие условия смачивания расплавленным припоем поверхностей паяемых элементов, а приложение низкочастотных колебаний к одной из паяемых деталей создает в жидком припое волновое давление, величина которого оказывается достаточной для разрушения окисных пленок. Частицы разрушенной окисной пленки в виде включений остаются в паяном шве,, не нарушая его прочности.

Достоинством данного способа бесфлюсовой низкотемпературной пайки является то, что процесс осуществляется на воздухе, без применения защитных сред и вакуума.

Возможны различные варианты и сочетания покрытий и припоев в зависимости от требований, предъявляемых к конкретным микрополосковым устройствам. В настоящее время широкое применение нашли покрытия олово-висмут (висмут-1-3%, TnftaB/v 232±5°С), олово-цинк (цинк 8-10%, Тплавл 200±5°С), олово-висмут (висмут 18-20%), 160-180°С, индий-серебро (серебро 3±1%, Тпдо,вл. 156°С) и др. При пайке микрополосковых плат в корпус устройства покрытие платы и припой выбирают в зависимости от типа платы. Если на плате предварительно смонтированы активные (бескорпусные диоды и транзисторы) и пассивные (емкости, индуктивности) ком.поненты, то температура пайки не должна превышать 130±5°С. Плата обычно представляет собой керамическую (поликор, керамика А-995) пластину, на которую нанесена металлизация, как правило, хром-медь-золото. Корпуса выполняют из алюминиевых сплавов и гальванически покрывают сплавом олово-висмут. Для осуществления бесфлюсовой пайки плат в корпус устройства при температуре, не превышающей 135°С с уже смонтированными навесными компонентами, поверхность плат, подлежащую пайке, покрывают методом вакуумного напыления индием толщиной 3-6 мкм. В корпус закладывают пластину, припоя ПОИ-50 толщиной 100-150 мкм и

устанавливают плату. Собранный таким образом узел нагревают до температуры 130±5°С (температура плавления припоя ПОИ-50 120±5°С), и плате сообщают колебания с частотой порядка 50 Гц при амплитуде 1±0,1 мм в течение I мин. Этого времени достаточно для разрушения окисных пленок.

В случае пайки плат, не имеющих активных навесных компонентов, поверхность

- платы, подлежащую пайке, и корпус покрывают сплавом олово-висмут. Пайка ведется аналогичным образом, но в качестве припоя используют ПОСК-50-18 ( 145 ± 5°С), пайку ведут при температуре 155±5°С.

5 Использование предлагаемого способа позволяет осуществлять бесфлюсовую пайку микрополосковых электронных и полупроводниковых приборов низкотемпературными припоями, что повыщает надежность и долговечность приборов указанного класса; исключить операцию отмывки паяного соединения от остатков флюса и продуктов его разложения; осуществлять пайку на воздухе без применения защитных, восстановительных сред или вакуума.

Формула изобретения

Способ бесфлюсовой низкотемпературной пайки микрополосковых устройств, при котором между паяемыми деталями располагают припой и нагревают до температуры . пайки с наложением низкочастотных колебаний, отличающийся тем, что, с целью улучшения смачиваемости припоем паяемой поверхности без перегрева паяемых деталей, паяемые поверхности предварительно покрывают металлами или сплавами с температурой плавления, близкой к температуре плавления припоя, но выще ее, а в момент расплавления припоя одной из паяемых деталей сообщают низкочастотные колебания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 113882, кл. В 23 К 1/02, 1957.

2.Николаев Г. А., Ольшанский Н. А. Новые методы сварки металлов и пластмасс. М., «Машиностроение, 1966 (прототип).