Способ бесфлюсовой пайки деталей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (5р4 В 23 К 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3699878/25-27 (22) 10.02.84 (46) 23.12.85. Бюл. У 47 (72).А.В.Цыкни, В.Б.Калинникова, Б.В.Маркин и Н.Г.Отмахова (53) 621.791.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство gCCP

Ф 730504, кл. В 23 К l/20, 1978.

Патент ГДР 1(- 107617, кл. 49Н 1/04, 1974.

Заявка Японии N 53-113741 кл. 12В24, 1978. (5l() (57) СПОСОБ БЕСФЛ10СОВОЙ ПАЙКИ

ДЕТАЛЕЙ, включающий нанесение на поверхность деталей покрытия из припоя, обработку поверхности в газовом разряде, используя детали в качестве катода, и последующий нагрев до температуры пайки,-о тлич а ю шийся тем, что, с целью повыщения надежности соединений при низкотемпературной пайке, обработку ведут в несамостоятельном разряде в две стадии, первоначально в среде активного газа, а затем нейтрального.

1199504

Изобретение относится к пайке, в частности к способам пайки, предусматривающим специальную обработку паяемых поверхностей деталей, и .может быть использовано в различных отраслях радиоэлектроники и машиностроении.

Целью изобретения является повышение надежности соединений, полученных бесфлюсовой иизкотемпературной пайкой.

Сущность изобретения заключается в обработке припойного покрытия в несамостоятельном газовом разряде в две стадии — первоначально в среде активного газа, а затем нейтрального.

На чертеже представлена схема устройства, обеспечивающего обработку легкоплавкого покрытия перед пайкой.

Схема содержит. детали 1, катод 2, камеру 3, анод 4, осциллятор 5, проходной конденсатор 6, переключатель

7, выпрямитель 8, фильтр 9, дроссель 10, конденсатор ll, Применение газового разряда в режиме вынужденного возбуждения позволяет изменять в широком диапазоне величину постоянного напряжения на электродах, а следовательно, и энергию ионов, образующихся в межэлектродном пространстве и бомбардирующих очищаемую поверхность, т.е. изменить режим, а значит и эффективность обработки.

В отличие от обработки в самостоятельном газовом разряде в предлагаемом способе обеспечивается управление режимом в более широком диапазоне. При обработке в активной среде можно испольэовать режим обеэгаживания и восстановления окислов с *оследующим увеличением энергии ионов до оплавления приповерхностного слоя покрытия,:которое . обезгажено и не содержит окислов.

Это предотвращает попадание газов и окислов в припойное покрытие при оплавлении, а следовательно, улучшает способность расплава растекать-. ся и смачивать при пайке, т.е..уменьшается общее количество пор и неспаев в шве.

Вторая ступень обработки в среде нейтрального газа (Аг, Й ) обеспечивает пассивацию такого поверхностного сгноя. Это также способствует

1О вать направленно только паяемые участки поверхности покрытия, и в

15 зависимости от режима, локально оплавлять тонкий приповерхностный слой покрытия, изменяя его рыхлую активную структуру на гладкую, которая в межоперационный период в меньшей сте20 пени обладает адсорбционной активностью и склонностью к окислению.

Это способствует повышению качества подготовки.паяемой поверхности под пайку, вследствие чего температуру

25 бесфлюсовой пайки достаточно выбио рать не более, чем на 10-15 С вьппе температуры плавления материала покрытия, что, в свою очередь, повышает термоциклостойкость несогласованных соединений.

55 удалению активного (водорода) газа с поверхности, который, растворяясь в материале покрытия (в отличие от нейтрального), не может защищать ее от окисления в межоперационный период (при сборке на пайку).

Эти факторы обеспечивают повьппение плотности и термоциклостойкости вакуумно-плотных несогласованных соединений..

Использование паяемых деталей в качестве катода позволяет обрабатыКроме того, проведенная обработка активирует поверхности настолько, что позволяет применять для бесфлюсовой пайки дополнительно готовый припой с температурой плавления ниже температуры плавления материала покрытия, т.е. становится возможным увеличение толщины шва, что также повьппает тер\ моциклостойкость несогласованных соединений, Пример . Паяемые детали 1 (пластина 24хЗОх2. мм из сплава Амц и кольцо.38ц, = 15 мм, 3 чу р

24 мм толщйной 3 мм, изготовленное из сплава 29НК),покрытые легкоплавким сплавом олово — висмут (0,1-3Х висмут, остальное олово}, закрепляют паяемой поверхностью вверх на плоской подставке, служащей катодом, и устанавливают в рабочую камеру 3 ° Параллельно катоду 2 (плоскости паяемых поверхностей ) располагают плоский анод 4, размер которого соответствует размеру катода 2. Катод.2 соединяют с злектроискровым осциллятором 5 (напряжение О = 5 кВ, f = 2/5 кГц) 1199504

Составитель Ф.Конопелько

Редактор Н.Пушненкова Техред А.Бабинец Корректор В.Бутяга

Заказ 7767/15 Тираж 1085

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное через проходной конденсатор 6 и высоковольтный переключатель 7.

К той же клемме переключателя подключен "минус" выпрямителя 8, напряжение которого определяет энергию ионов, бомбардирующих паяемую поверхность.

Для защиты выпрямителя от воздействия на него высоковольтного осциллятора между переключателем и выпрямителем установлен фильтр 9, включающий низкочастотный дроссель

10 и конденсатор 11. Камеру откачивают до вакуума р « 5.10 торр и заполняют активным

-Э газом (водород) до давления 3.10

1.10 торр. Включают выпрямитель и устанавливают необходимое рабочее напряжение (,2кВ). Высоковольтным эдектроискровым осциллятором зажигают разряд в межэлектродном пространстве, удельную мощность рассеяния которого устанавливают равной 0,08 Вт/см в режиме обезгаживания и затем увеличивают до

0,3 Вт/см в режиме оплавления.

Время обработки соответственно составляет 2-8 мин и 2-5 .с. Осциллятор выключают, а камеру заполняют нейтральным газом и повторно включают осциллятор, возбуждая газовый разряд с удельной мощностью рассения 0,2-0,25 Вт/см и обрабаг тывают 1-2 раза в течение 2-4 с.

Осциллятор выключают, а детали извлекают из камеры и собирают в оправке на пайку.

Способ был реализован для получения несогласованных соединений узлов электронной техники, состоящих из

10 сплава АМц — припойное легкоплавкое покрытие (сплав 5пВ1) — сплава

29НК, а также с применением дополнительной припойной многослойной прокладки ПОИн-52-Pb-ПОИн-52.

15 Паяли детали,sa счет.припойного покрытия в среде водорода с точкой ,росы на входе -50 С, при 230-235 С в течение 5 мин.

Аналогичные!детали, обработанные

20 по такому же режиму, паяли без флюса путем дополнительного введения в зазор многослойного припоя (ПОИн-52-Pb-ПОИн-52, содержащем олово 527, остальное индий). Пайку

25 проводили в среде водорода при

145-150 С.

Детали, спаянные по предлагаемому способу, успешно прошли испытания на вакуумную плотность при термоцикЭц лировании в дианазоне температур от

85 С до -60 С.