Припой для пайки деталей электровакуумных приборов
О П И С А Н И Е 1п1 550258
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 22.01.76 (21) 2315797/27 (51) Ч Кл В 23К 3 5/26//
С 22С 28/00 с присоединением заявки №
Государственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10
Дата опубликования описания 27,04.77 (53) УДК 621.791.35 (088.8) (72) Авторы изобретения
А. И. Андреева, М. А. Македонцев и А. И. Южин (71) Заявитель (54) ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ ДЕТАЛЕЙ
ЭЛ ЕКТРО ВАКУУМ Н Ь1Х ПРИБОРОВ
Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя для пайки деталей электровакуумных приборов.
Известны дисперсионно твердеющие пасты на основе галлия (1), где предлагается использовать смесь жидкого галлия с порошками золота, меди, никеля, кобальта. Таким пастам присущи все недостатки дисперсионно твердеющих паст на основе галлия.
Галлиевые пасты обладают адгезией практически к любым материалам, позволяют создавать при температурах 30 — 200 С узлы, выдерживающие без распаивания нагрев до
600 — 800 С, позволяют соединять резко отличающиеся по свойствам материалы и т, д.
Наряду с этим дисперсионно твердеющие пасты на основе галлия обладают рядом существенных недостатков, главными из которых являются: практическая невозможность получения вакуумноплотных спаев в результате диффузионной пористости шва; низкие механические свойства пасты; низкая стабильность качества паяного шва вследствие проявления диффузионной пористости, коррозии некоторых соединяемых материалов под действием жидкого галлия и др. факторов.
Известен припой (2), в котором одновременно содержится кобальт и индий.
Однако этот припой, содержащий еще висмут, сурьму, кадмий, также»е позволяет получить вакуумплотные паяные соединения при бесфлюсовой пайке с повышенными физикомеханическпмн свойствами.
Для повышения вакуумной плотности пая5 ного соединения при бесфлюсовой пайке и улучшение физико-механических характеристик паяного шва в припое, содержащем индий, кобальт, дополнительно содержится олово прп следующих соотношениях компонентов, вес. %:
10 Индий 50 — 70
Олово 5 — 48
Кобальт 25 — 45
Индий обладает поверхностной активностью
15 и хорошо смачивает разли нные металлы и диэлектрики. Корродпрующие свойства индия в отличие от галлия выражены очень слабо и
iiposaляются (p. i жiipi 550258 Техред И. Карандашова Корректор Л. Брахнина Подписное Редактор Л. Василькова Заказ 776/4 Тираж 1229 Изд. гГ 346 Сапунова, 2 Типография, пр. при работе в окислительной атмосфере при 1000 С и выше. Предельные концентрации компонентов выбраны, исходя из следующего. Минимальная концентрация кобальта составляет 25 вес. /о. При меньшей концентрации припой становится черезмерно жидким и плохо затвердевает, а механические свойства его ухудшаются. При содержании кобальта в припое более 45 вес. /о процесс смешения затруднен вследствие нехватки легкоплавкой фазы для смачивания поверхности порошка кобальта. В результате не удается получить однородный припой заданного состава. Концентрация олова выбрана таким образом, что содержание его в легкоплавкой фазе составляет не менее 15 — 20 и не более 60 вес. о/о. Это обеспечивает температуру плавления легкоплавкой фазы 120 — 150 С. При большей концентрации олова вследствие недостатка индия ухудшаются характеристики припоя и смачиваемость порошка кобальта легкоплавкой фазой. Соответственно изменяется количество индия в припое. Приготовление припоя производилось следующим образом. Навески индия и олова сплавляли в вакууме 10 — з — 10 4 мм рт. ст. с выдержкой 10 — 15 мин при 250 С. Далее сплав переносили во фторопластовый стакан, расплавляли и небольшими порциями добавляли порошок кобальта из навески, после чего перемешивали с помощью ультразвукового генератора «УСП-1» или «УЗГ-0,4» до получения однородной блестящей массы. Среднее время перемешивания составляло (в зависимости от величины навески и мощности генератора) 20 — 30 мин. При пайке соединяемые детали обезжиривали, подогревали до 120 †1 С, после чего на них магнитостриктором наносили тонкий слой расплава легкоплавкой фазы. Далее на облуженные поверхности наносили тонкий слой припоя, поверхности соединяли н производили ультразвуковую обработку шва и термообработку. Основные характеристики припоя. Температура размягчения — выше 1150 С (для всех паст в указанном интервале концентраций). Микротвердость по Кнупу (кг/мм ) 30» 40 при содержании кобальта (вес. о/о ) 360 — 390 и 500 — 540 соответственно (после термообработки при 150 С в течение 5 ч). Прочность на разрыв для сформированных из припоя образцов: 3,5 — 6,5 кг/мм (в зависимости от концентрации кобальта и условий термообработкн). Относительное удлинение — О. Примерный режим термообработки припоя: 250 С 4 — 6 ч 200 С 8 — 10 ч 150 С 12 — 15 ч, 100 С 15 — 20 ч Припой имеет адгезию к следующим мате5 риалам: никелю, меди, бериллию, сплаву 5КС6К, ковару, константапу, титану, танталу, ванадию, кремнию, арсениду галлия, эмалям ЭВ-300-60 и ЭВ-300-61 и др. Соединения, выполненные с помощью данного припоя, отли10 чаются хорошей термостойкостью, электропроводностью и высокой стабильностью при работе в окислительной атмосфере при 1000 С и выше. Так, узел из никелевых и алюминиевых проволок, припаянных к сплаву ЖС6К и 15 эмали ЭВ-300-61, выдержал температурную обработку при 950 С в течение двух часов на воздухе без нарушения электроконта.;та (использовалась паста состава: индий 35; олово 30; кобальт 35). При работе на воздухе при 20 температурах 1000 †11 С припой слегка окислялся с поверхности, но их внутренняя часть оставалась неокисленной. Хорошие результаты были получены при работе припоя в вакууме. Например, узел из пластины арсе25 нида галлия и никелевой подложки, спаянных припоем: индий 40, олово 28, кобальт 32, выдержал термообработку при 750 С в течение 2-х часов без нарушения электроконтакта. С помощью данного припоя были получены 30 вакуумноплотные соединения пар титан — никель, медь — никель, ковар — никель, выдерживающие нагрев до температуры не менее 400 С. Предлагаемый припой может быть исполь35 зован для соединения разнородных материалов, работающих в окислительной атмосфере при высоких температурах, а также в электровакуумной и полупроводниковой технологии для пайки полупроводников и других целей. Формула изобретения Припой для пайки деталей электровакуумных приборов, содержащий индий, кобальт, отличающийся тем, что, с целью повышения вакуумной плотности паяного соединения при бесфлюсовой пайке и улучшения физико-механических характеристик паяного шва, припой дополнительно содержит олово при следующих соотношениях компонентов, вес. %. Индий 50 — 70 Олово 5 — 48 Кобальт 25 — 45 Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе: 1. Патент США Х 2 141238, кл. 29 — 498, опубл. 1950. 2. Патент Чехословакии М 145750, кл. 49h опубл. 1972 (прототип).
