Способ соединения разнородных материалов Советский патент 1982 года по МПК B23K35/24 

Предлагаемое изобретение относится к области пайки и может быть использовано в электронной технике для изготовления полупроводниковых приборов, интегральных схем, а также при пайке труднопаяемых и композиционных материалов.

Известен способ пайки, заключающийся в том, что для пайки используют порошковую припойную смесь, состоящую из припоя и порошкового наполнителя, не плавящегося при температуре пайки L 1

Недостаток этого способа заключается в том, что нанесение припойной смеси на паяемые поверхности равномерным слоем является сложной операцией и, кроме того, не обеспечивается стабильность физико механических свойств паяных соединений из-за неоднородности припойной смеси по составу и разнотолщинности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ металлокерамической пайки, согласно которому процесс ведут с использованием пористой металлической среды, стачиваемой припоем до или в процессе пайки t 2.

Целью изобретения является повышение прочности паяного соединения

Цель достигается способом соедннв ния разнородных Мета.плов, основанным на пайке припоем с наполнлтелем из пористой металлической среды с размерами пор 0,1-10 мкм. Отличительным признаком способа является выполнение пористой металлической среды с

10 размерами пор 0,1-10 мкм.

Технология способа соединения разнородных материалов заключается в следующем.

Припой с наполнителем - пористой

15 металлической лентой из спрессованного и спеченного металлического порошка с размерами пор 0,1-10 мкм, вкладывают между паяемыми поверхностями и производят пайку в защитной

20 от окисления атмосфере при температуре плавления припоя с небольшим (10-50с) перегревом, при этом припой или помещают между лентой и соединяемой с ней поверхностью, или

25 пропитывают ленту припоем заранее.

Использование в качестве наполнителя высокодисперсной пористой металлической среды с размером пор от 0,1 до 10 мкм обеспечивает повыие30ние прочности паяного соединения

путем улучшения смачивания за счет изменения свойств жидкой чгюти припоя вследствие его вэаимод€:йствия с пористой средой и диспергировешия в ней.

В данном случае пористая металлическая среда диспергирует жидкую часть припоя на частицы размером, равным размеру пор (0,1-10 мкм), т.е. с помскцью пор пористой среды создаются в процессе пайки частички нысокодисперсной жидкой фазы и, кроме того, в них достигается повышенная против равновесной концентрации материала наполнителя. Все это, в свою очередь, улучшает смачивание паяной поверхности.

Указанный размерный эффект достигается только при применении пористой среды с размером пор от 0,1 до 10 мкм. При размере пор ниже 0,1 мкм вследствие очень сильного растворения материала пористой среды происходит закупорка пор. В пористых средах с размером пор более 10 мкм указанный выше размерный эффект не наблюдается..

При использовании в качестве наполнителя никелевой пористой ленты с размером пор от 0,1 до 10 мкм и свинца происходит растворение никеля в свинце. Причем растворимость никеля в свинце может значительно превышать равновесную при данных температуре и давлении. Так, согласно диаграмме состояния при растворимость никеля в свинце составляет ,2 вес.%, а при использовании никелевой пористой ленты с размером пор 1 мкм составляет вес.%. За счет диспергирования свинца и вследствие этого обогащения его никелем улучшаются условия смачивания, что в конечном счете ведет к получению более прочных:паяных соединений.

Пример. Производили пайку цилиндрических образцов, изготовленных из никеля. В качестве пористой промежуточной прокладки использовали никелевую пористую ленту с размером

пор 1 мкм. Пайку производили в среде аргона припоем ПСр-2 при А/ и давлении 0,5 кг/мм в течение 5 мин, что обеспечило напряжение среза /v3 кг/мм -. При пайке никелевых образцов с помощью металлокерамического припоя (по способу прототипа) в аналогичных условиях не удалось получить соединения. Но при более высоких температурах, например , и давлении 0,5 кг/мм напряжение среза составило л- 3 кг/мм.

Эффект улучшения смачивания при использовании пористой среды со средним размером пор от 0,1 до

10 мкм может быть использован для пайки полупроводниковых кристаллов с теплотокоотводом, так как вследствие упрочнения паяного соединения повышается выход годных изделий.

Формула изобретения

Способ соединения разнородных материалов, основанный на пайке припоем с наполнителем из пористой металлической среды, отличающийс я тем, что, с целью повышения прочности паяных соединений, металлическая среда выполнена с размерами пор 0,1-10 мкм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3524774, 0 кл. 148-22, опублик. 1970.

2.Лоцманов С.Н. и др. Справочник по пайке. М., Машиностроение, 1975, с. 59-60 (прототип).