CS214623B1

CS214623B1 - Low-melting solder on the base of lead and tin

Info

Publication number: CS214623B1
Application number: CS241280A
Authority: CS
Inventors: Pavel Sefl; Blahoslav Balcar; Karel Malik
Original assignee: Pavel Sefl; Blahoslav Balcar; Karel Malik
Priority date: 1980-04-09
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1982-05-28

Abstract

Vynález se týká oblasti nízkotavných pájek na bázi olova nebo na bázi cínu, např. Pbln3, PbSn60, SnAg3,5 apod., které se užívají pro pájení různých prvků v elektrotechnice. Vynálezem je řešen problém úspory drahých kovů, ježto dosavadní pájky používané pro pájení konstrukčních prvků v elektrotechnice nezbytně předpokládaly stříbření nebo zlacení pájených konstrukčních prvků, jež bylo nutno provádět po jejich mědění a niklování proto, aby na pájeném prvku byla vytvořena vrstva s dokonale čistým kovovým povrchem, který dobře smáčí pájky a tím zajišťuje vytvoření dokonalého spojení a spolehlivou dokonalou funkci. Vynález spočívá v tom, že pájka obsahuje přísadu lithia v množství 0,001 až 0,1 % hmotnostních. Přísadou lithia dojde k dokonalému očištění spojovaných ploch konstrukčních prvků od tenkého kysličníkového filmu, takže odpadne potřeba je galvanicky stříbřit nebo zlatit, přičemž lithium příznivě ovlivní též tekutost, zabíhavost a smáčivost pájek a tím výrazně zlepší celkovou pajitelnost součástí. Vynález může být využit v široké oblasti výroby pájených součástí pro elektrotechnické účely, především pro pájení kontaktů, konektorů, průchodek, tranzistorů apod. Jeho využití přichází v úvahu ve všech podnicích GŘ Tesla apod.The invention relates to the field of low melting solders lead-based or tin-based, eg Pbln3, PbSn60, SnAg3.5 and the like that are used for different soldering elements in electrical engineering. The invention solves the problem of saving expensive metals, as the solders used for soldering structural elements in electrical engineering assumed silvering or gilding of brazed construction the elements that had to be done after them Copper and nickel plating to brazed element a layer of perfectly pure metal was formed surface that wets the solders well and thus ensures creating a perfect connection and reliable perfect function. The invention is based on the fact that the solder contains an additive lithium in an amount of 0.001 to 0.1% by weight. The addition of lithium will result in perfect purification of the bonded of structural elements from thin oxide film, so there is no need for them galvanically silver or gold, taking lithium it also positively affects fluidity, fluidity and wettability solder and thus significantly improve overall solderability included. The invention can be used in a wide field of production soldered parts for electrical purposes especially for soldering contacts, connectors, bushings, transistors, etc. Its use is possible in all companies DG Tesla etc.

Description

Vynález se týká nízko tavných pájek na bázi olova nebo cínu, např. Pbln3, PbSn60, SnAg3,5, PblnlSZn a řeší problém pájení nebo žárového pokovování konstrukčních prvků, v elektrotechnice a jejich polotovarů, především kontaktů, konektorů, průchodek, tranzistorů a systému tranzistorů, bez galvanického stříbření nebo zlacení kontaktních ploch.The invention relates to low-melting lead or tin based solders, e.g. Pbln3, PbSn60, SnAg3,5, PblnlSZn and solves the problem of soldering or hot-dipping of components in electrical engineering and their semi-finished products, especially contacts, connectors, bushings, transistors and transistor systems , without galvanic silvering or gold plating of contact surfaces.

Různé konstrukční prvky pro elektrotechnické účely a jejich polotovary se spojují pájením nebo se žárově pokovují nízkotavnými pájkami. Podmínkou pro vytvoření dokonalého spojení nebo žárového pokovení a pro spoelhlivou dlouhodobou funkci je bezvadné smočení spojovaných nebo pokovených částí pájkou, kterého se dosahuje dvěma základními postupy:Various electrical components and their semi-finished products are soldered or hot-dip coated by low-melting solders. The condition for perfect bonding or hot-dip coating and reliable long-term function is perfect wetting of the bonded or metallized parts by solder, which is achieved by two basic procedures:

- použitím pájecích přípravků — tavidel na bázi kalafuny nebo různých vědných roztoků chloridů. Tavidlo působí na odstranění kysličníkového filmu, čímž. dojde k dokonalému smočení očištěné plochy pájkou. Tohoto způsobu nelze však použít, jestliže není možné provést účinné očištění spoje od zbytků tavidla po pájení a event. pasivaci,- the use of solder - rosin-based fluxes or various scientific chloride solutions. The flux acts to remove the oxide film, thereby. perfect cleaning of the cleaned surface with solder. However, this method cannot be used if it is not possible to efficiently clean the joint from the flux residues after soldering and eventually. passivation,

- galvanickým pokovením spojovaných ploch bez použití agresivních tavidel. Toto galvanické pokovení sestává z někólika operací a to mědění, niklování a stříbření nebo zlacení. Tenká vrstva z drahých kovů vytvoří dokonale čistý kovový povrch, který dobře smáčí pájky. Nevýhodou tohoto způsobu je nezbytné použití drahých , kovů.- electroplating of surfaces to be joined without using aggressive fluxes. This electroplating consists of several operations, namely copper, nickel and silvering or gilding. A thin layer of precious metals creates a perfectly clean metal surface that wets the solders well. The disadvantage of this method is the necessity of using precious metals.

Uvedené nedostatky odstraňuje nízkotavná pájka na bázi olova-nebo cínu pro pájení bez stříbření nebo zlacení, vhodná pro spojování a žárové pokovení konstrukčních prvků a jejich polotovarů v elektrotechnice, podle vynálezů, jehož podstata spočívá v tom, že pájka obsahuje přísadu lithia v množství 0,001 až 0,1 % hmotnostních. Přísadou lithia při kontaktu se spojovaným nebo žárově pokoveným místem dojde k dokonalému očištění spojovaných ploch od tenkého kysličníkového filmu, takže součásti není třeba galvanicky stříbřit nebo zlatit. Mimoto přísada lithia vedle směčivosti příznivě ovlivňuje též tekutost a zabíhavost pájek a tím výrazně zlepšuje celkovou pajitelnost součástí. Při použití pájky s přísadou lithia podle vynálezu se konstrukční prvky upraví jen měděním a lesklým niklováním nebo se žárově pokovují a dále se bez dalších operací pájí.These disadvantages are overcome by a low-melting lead-or tin-based solder for soldering without silvering or gilding, suitable for joining and hot-dipping components and their semi-finished products in electrical engineering, according to the invention, characterized in that the solder contains 0.1% by weight. Addition of lithium on contact with the bonded or hot-dipped spot will perfectly clean the bonded surfaces from the thin oxide film, so that there is no need to silver or gold the parts. In addition to the wettability, the addition of lithium also positively affects the flowability and the wettability of the solders, thus significantly improving the overall solderability of the components. When using a lithium additive solder according to the invention, the components are only treated with copper and bright nickel plating or are hot-dipped and further soldered without further operations.

Příklad 1 ·Example 1 ·

Patky některých výkonových křemíkových tranzistorů se dosud vyrábějí z úplných přívodů povrchově upravených galvanickým měděním, niklováním a zlacením. K připájení se používá standartní pájka Pbln3. Kontaktování tranzistorů se provádí ultrazvukem přikontaktováním přívodů z hliníkových drátů 0 0,4.mm k systému, tj.The feet of some silicon power transistors are still manufactured from complete leads coated with galvanic copper, nickel and gold plating. Standard solder Pbln3 is used for soldering. The contacting of the transistors is performed by ultrasound by contacting the leads of aluminum wires 0 0.4 mm to the system, i.

drátky k emitoru a 1 drátek k bázi. Pofom se provede bodovou svářečkou přikontaktování všech drátků k válcové ploše přívodu patky.emitter wires and 1 base wires. Pofom is done by spot welding contact of all wires to the cylindrical surface of the foot feed.

Podle vynálezu byly úplné přívody povrchově upraveny měděním na sílu 4 až 7 μια a po zažíhání ve vodíkové peci dále lesklým niklováním o síle 6 až 9 μία. Takto upravené úplné přívody se bez zlacení zapájely do poniklované základny pájkou Pbln3, legovanou 0,01 % hmotnostními lithiem. Kontaktování hliníkových drátků s přívody bylo provedeno ultrazvukem přímo na čelní kruhovou plochu přívodu. Spoj byl dokonalý, bez závad. Funkce a kvalita vyrobených tranzistorů zůstaly nedotčeny JPřitom došlo k plné úspoře zlata nutného ke zlaGení.According to the invention, the complete feeds were surface treated with copper to a thickness of 4 to 7 μα and, after ignition in a hydrogen furnace, a shiny nickel plating of 6 to 9 μm. The complete feeds treated in this way were soldered to the nickel-plated base with Pbln3 solder, alloyed with 0.01% lithium by weight without gilding. The contacting of the aluminum wires with the leads was performed by ultrasound directly to the front circular surface of the lead. The connection was perfect, without defects. The function and quality of the transistors produced remain unaffected.

Příklad 2Example 2

V další sérii zkoušek byly použity pájky Pbln3 s obsahem 0,0008 a 0,15 % hmotnostních lithia. Bylo zjištěno, že část tranzistorových patek při použití pájky s obsahem lithia 0,0008 % hmotnostních, tedy s nízkým obsahem lithia, vykazovala v 15 % případů vakuovou netěsnost. Tím bylo zjištěno, že pro bezvadnost spoje nesmí být dolní mez obsahu lithia nižší než 0,001 % hmotnostních. V případě obsahu lithia 0,15 % hmotnostních došlo při dlouhodobé tropikalizační zkoušce korozní odolnosti k tvorbě náběhového bělavého filmu po hranicích zrn základní matrice Pbln. Tím byl limitován obsah lithia 0,1 % hmotnostních jako maximální.In another series of tests, Pbln3 solders containing 0.0008 and 0.15 wt% lithium were used. It was found that part of the transistor feet when using a solder with a lithium content of 0.0008% by weight, i.e. a low lithium content, showed a vacuum leak in 15% of the cases. As a result, it has been found that the lower limit of the lithium content must not be less than 0.001% by weight for the integrity of the joint. In the case of a lithium content of 0.15% by weight, a long-term tropicization corrosion resistance test resulted in the formation of an off-white whitish film along the grain boundaries of the Pbln matrix. This limited the lithium content to 0.1% by weight as the maximum.

Claims

Low-flux solder based on lead or tin, suitable for joining or hot-dipping electrical components and their components

BACKGROUND OF THE INVENTION, characterized in that it contains lithium in an amount of 0.001 to 0.1% by weight.