Припой для лужения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ щ 644612

Союз Советсяйя

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.08.77 (21) 2520978/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.79. Бюллетень № 4 (45) Дата опубликования описания 30.01.79 (51) М. Клз

В 23К 35/26

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.35 (088.8) г (72) Авторы »изобретения В. Н. Алексеев, В. А. Барабаш, А. С. Гребенкин, Н. B Кодооаоец, Г. П. Ломова, Л. Д. Медунов и В. М. Ржевс ий (71) Заявитель (54) ПРИПОЙ ДЛЯ ЛУЖЕНИЯ

Изобретение относится к области пайки и лужения, используемых в термоэлектрических приборах, изготовленных нз высокоэффективных зоновыравненных сплавов халькогенидов висмута и сурьмы.

Известно использование тройных припоев висмут — олово — сурьма с содержанием, вес. %: висмута 50 — 60, олова 40 — 50, сурьмы 3 — 5.

Применение известного припоя привело к первоначальному уменьшению переходных сопротивлений, повышению пластичности коммутационного слоя и, как следствие этого, повышению механической прочности контакта. Однако ресурсные испытания с термоциклами показали, что вследствие недостаточной адгезии припоя к полупроводникам переходные сопротивления в контактной области быстро растут и снижается механическая прочность. Это делает данный припой малопригодным при создании приборов с длительным сроком службы.

Известен припой для облуживания ветвей термоэлементов, представляющий собой двойной сплав висмут — олово с содержанием висмута 70 — 90 вес. %.

Этот сплав успешно применялся при создании холодильных устройств на базе металлокерамических термоэлементов, имеющих практически изотропный коэффициент термического расширения (к.т.р.) в плоскости пайки, близкий к к.т,р. применяемого припоя, что и создавало механическую

5 прочность контакта в режимах термоциклирования. Однако двойной припой, указанный выше, оказался недостаточно пластичным при переходе к использованию эффективных термоэлементов, полученных

10 методами направленной кристаллизации, вызванному необходимостью повышения

КПД термоэлектрических преобразователей. Полуэлементы из низкотемпературных материалов на основе халькогенидов вис15 мута и сурьмы, выращенные способом вертикального зонного выравнивания, обладают значительной анизотропией к.т.р. в плоскости пайки, что требует применения более пластичного припоя с к.т.р., близким

20 к среднему значению к;т.р. термоэлемента.

Целью изобретения является увеличение надежности коммутации и повышение ресурсной стабильности термобатарей путем повышения пластичности припоя.

25 С этой целью припой содержит дополнительно переходный металл (ванадий, ниобий или тантал) при следующем соотношении компонентов, вес. %: олово 10 — 30, переходный металл (ванадий, ниобий или

30 тантал) 1 — 3, висмут — остальное, 644612

Состав припоя

Коэф. термического расширения, а.108

ЭлектропроКоличество термоциклов без увеличения переходных сопротивлений

Количество, вес. у/О

Пластичность, Еа . (о ) Водность, (ом см ) Компоненты

Bi

0,10

-10 000

15 000

Bi

Sn

Ме

29

0,40

15 000

>20 000

Bi

Sn

Ме

18

16 000

)20 000

0,50

Bi

Sn

Ме

17

0,35

-15 000

14 000

Формула изобретения

1 — 3

Остальное

Составитель В. Плахтий

Редактор Т. Морозова Техред С. Антипенко Корректор И. Позняковская

Заказ 2471/9 Изд. Хе 131 Тираж 1221 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Выбор указанных пределов концентрации вводимого в припой модификатора определяется следующими факторами. Использование переходных металлов в количестве до 1 вес. о/о не приводит к необходимому повышению пластичности припоя.

Свыше 3 вес. о/о металлы в припое не растворяются, выпадают во вторую фазу, что вызывает охрупчивание припоя и существенно ухудшает его адгезию к полупроводниковому материалу.

Введение в состав припоя, наносимого на торцовую поверхность ветви модификатора в указанных пределах (1 — 3 вес, ), позволило повысить пластичность припоя в

4 — 5 раз не снижая электропроводности коммутационного слоя, в результате чего было достигнуто снижение термических напряжений в контакте припой — полупроводник — коммутационная шина.

Заявляемый припой синтезируется из исходных компонентов — висмута, олова и

Припой для лужения преимущественно высокоэффективных ветвей термоэлементов на основе халькогенидов висмута и сурьмы при коммутации низкотемпературных термобатарей, содержащий висмут и олово, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности коммутации и повышения ресурсной стабильности термобата4 одного из переходных металлов — в эвакуированных кварцевых ампулах при 400—

450 С в течение 3 — 5 ч при периодическом перемешивании. Охлаждается на воздухе.

Облуживание ветвей производится паяльником с никелевым жалом при 250 — 270 С с применением флюса — насыщенного раствора нашатыря в глицерине.

В процессе ресурсных испытаний было

10 подтверждено ожидаемое повышение стабильности энергетических и прочностных параметров термоэлектрически охлаждающих батарей на основе зонновыравненных материалов, работающих в условиях тер15 моциклирования и механических перегрузок, что значительно повысило надежность изделия в целом.

Примеры выполнения припоев и физикомеханические, электрические и ресурсные

20 характеристики припоев на основе сплавов с пластифицирующими добавками представлены в таблице. рей путем повышения пластичности припоя, он дополнительно содержит переходный металл (ванадий, ниобий или тантал) при следующем соотношении компонентов, вес /0.:

Олово 10 — 30

Переходный металл (ванадий, ниобий или тантал)

Висмут