Припой для пайки деталей электровакуумных приборов

 

зо «сок. : нг тт

О П И С А Н И Е 1111556259

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Своз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.01.76 (21) 2321869/27 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень Ке 10

Дата опубликования описания 25.04.77 (51) М. Кл В 23К 35/26//

С 22С 28/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений (53) УДК 621.791.3 (088.8) н открытий (72) Авторы изобретения

Л. И. Андреева, М. А. Македонцев и А. И, Южин (71) Заявитель (54) ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ ДЕТАЛЕЙ ЗЛЕКТРОВАКУУМНЫХ

ПРИБОРОВ

Изобретение относится к области пайки, в частности к составу припоя для пайки деталей электровакуумных приборов.

Известен ряд диффузион но твердеющих паст на основе галлия (1), например, состав, содержащий (вес. p): галлий 27 — 41, индий

9 — 13, серебро 1 — 2, алюминий 3 — 10, медь— остальное.

Галлиевые пасты обладают адгезией практически к любым материалам, позволяют создавать при температурах 30 — 200 С узлы, выдерживающие без распаиванпя нагрев до

600 — 800 С, позволяют соединять резко отличающиеся по свойствам материалы и т. д.

Однако дисперсионно твердеющие пасты на основе галлия обладают существенными недостатками: практически невозможно получение вакуумноплотных спаев и образование в результате этого диффузионной пористости шва; низкие механические свойства насты; низкая стабильность качества паяного шва вследствие проявления диффузионной пористости, коррозии некоторых соединяемых материалов под действием жидкого галлия и других факторов.

Известен припой, содержащий медь и индий (2).

Этот припой не обеспечивает получения вакуумноплотных паяных соединений с достаточной пластичносттяо и прочностью при пайке без испо;и зования флюса.

Для повышения пластичности и физико-механических свойств паяного соединения при безфлюсовой пайке предлагаемый припой дополнительно содержит олово при следующих соотношениях компонентов, вес. /о .

Индий 20 — 75

Олово 5 — 30

Медь 20 — 60

Индий обладает адгезией к большому числу

10 металлов и диэлектриков и незначительным корродирующим действием при температурах порядка 700 С и выше. Олово по ряду свойств близко к индию и имеет диаграмму состояния с медью, близкую к диаграмме состояния си15 стемы индий — медь, но ие обладает поверхностной активностью аналогично галлию и индию. Такая паста имеет следующие особенности.

Низкую температуру приготовления. В част20 ности, ряд преимуществ дает использование в качестве жидкой фазы эвтектического сплава состава (вес. %): индий 52, олово 48 (температура плавления 117 С). Этот сплав обладает вакуумной плотностью и хорошей адгезией

25 к ряду металлов и диэлектриков.

Большую термостойкость, достигающую

1000 С на воздухе.

Возможность регулирования времени сохранения пастообразного состоя1и1я ири тем11срл30 туре пайки.

650259

Формула изобретения

Составитель В. Плахтий

Техред И. Карандашова

Редактор Л. Василькова

Корректор Л. Брахнина

Заказ 776/5 Изд. № 346 Тираж 1229 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам, изобретений и открытий

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

Сапунова, 2

Типография, пр.

Олово замедляет скорость взаимодействия жидкой фазы с медью. 11ри увеличении концентрации олова в жидкой фазе время сохранения пастообразного состояния увеличивается. Кроме того, поскольку снижается температура пайки, замедляется взаимодействие жидкой фазы с медью. Это дает возможность ввести в состав пасты большее количество меди, т. е, улучшить ее механические характеристики и повысить термостойкость.

Предельные концентрации компонентов выбраны, исходя из следующих соображений: максимальная концентрация меди составляет

60 вес. . При большей концентрации меди количество жидкой фазы недостаточно для тото, чтобы смочить всю поверхность медного порошка. Вследствие этого паста теряет компактность и пластичность. Минимальная концентрация меди 20 вес. %. При меньших концентрациях паста становится излишне жидкой, а ее термостойкость и механические характеристики ухудшаются.

Количество индия в пасте должно составлять не менее 20 — 25 вес., что обеспечивает адгезию пасты к керамике и стеклам и достаточную скорость затвердеваныя. Концентрация олова в жидкой фазе не должна превышать

60 вес. %, т. е. 30 вес. % в пасте. При большей концентрации олова процесс смешивания проходит более медленно и увеличивается время затвердевания. Кроме того, при концентрации олова в жидкой фазе, превышающей

60 вес. %, температура пайки превышает

150 — 160 С, что не всегда допустимо. Эффект присутствия олова в пасте заметно проявляется при его концентрации 5 вес. % и более.

Припой приготавливался следующим образом. Навески индия и олова помещали в кварцевый тигель и нагревали в вакууме

10 — — 10 — мм. рт. ст. до 250 — 300 С. После

10 — 15-ти минутной выдержки сплав охлаждали до комнатной температуры и переносили во фторопластовый стакан, после чего нагревали до температуры, на 5 — 10 С с превышающей температуру плавления сплава. Далее в расплав небольшими порциями вводили навеску меди при непрерывном перемешивании. Перемешивание осуществлялось с помощью ультразвукового генератора «УСП-1» или «УЗГ0,4». Среднее время ультразвуковой обработки

50 составляло 10 — 15 мин. Приготовленная паста должна оыть компактной, иметь блестящу1о поверхность и не содержать видимых включении меди.

Припой имеет адгезию к следующим материалам: ковару, константану, берилли1о, никелю, меди, вольфраму, титану, танталу, ванадию, арсениду галлия, керамике 22+C, стеклу

С-52-1 и др. Соединения, выполненные с помощью предлагаемого припоя, отличаются хорошей прочностью, высокой термо-, вибро-, ударостойкостью и ооеспечивают надежный электрическии контакт. 1-1апример, узел, состоящий из кристалла арсенида галлия и медной подложки, паяный пастон сосfBBa (вес. %): индий 31, олово 29, медь 40, выдержал 50 термоциклов в интервале — 196 +200"С без нарушения электрического или механического контакта. С помощью данного припоя были получены вакуумноплотные до температур не менее 400 — 450 С соединения никеля с медью, титаном, бериллием, ковара с никелем, медью и титаном.

Предлагаемый припой может быть использован для вакуумноплотного спаивания разнородных материалов, для пайки входных окон электровакуумных приборов, создания контактов к полупроводникам и пьезокерамике. Он может быть также применен во всех случаях, когда невозможно применение галлиевых припоев.

Припой для пайки деталей электровакуумных приборов, содержащий индий, медь, о тличающийся тем, что, с целью повышения пластичности и физико-механических свойств паяного соединения при безфлюсовой пайке, его состав дополнительно содержит олово при следующих соотношениях 1„.oìïoíåíтов, Вес. %;

Индий 20 — 75

Олово 5 — 30

Медь 20 — 60

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство _#_ 291769, кл. В 23К 35/30, 1969.

2. Патент США № 3839780, кл. 29 — 501, опубликован 1974.