CS227201B1

CS227201B1 - A method for brazing oxygen-lead flame feeds to a ceramic substrate and apparatus for conducting a lead soldering method

Info

Publication number: CS227201B1
Application number: CS537580A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Jindrisek; Jaromir Tryzna
Original assignee: Miroslav Jindrisek; Jaromir Tryzna
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1983-02-24
Publication date: 1984-04-16

Abstract

Způsob pájení přívodů kyslikovodíkovýe plamene· ke keramické podložce a zařízení k prováděni způsobu pájeni přívodů řeší problém racionální výroby integrovaných obvodů. Podstata způsobu apoči'- vá v tom, že řadou plamenů, odpovídají - cích počtu pájených přívodů, ee ze vzdálenosti od 15 mm do 30 mm současně ohřejí jednotlivé přívody Bl až Bn nad místem jejloh styku s vrstvou pájky na vývodech obvodu D na keramické destičce A po dobu od 2 s do 6 s, potom se provede proudová oohlazeni každého jednotlivého připájeného přívodu Bl až Bn v bodu pájeni plnným chladicím médiem o teplotě v rozsahu od 0 C do 30 C po dobu od 5 β do 15 s. Podstata zařízeni k prováděni uvedeného způsobu spočívá v tem, že na základní desce (9) zařízeni je umístěno vedeni (5) pojezdového vozíku opatřeného zařízením (3) pro nastavení přítlačné aíly(F) na pájecí přípravek (6) a dále pájselm přípravkem (6) pro uchyceni keramické podložky (A) a držáku s přívody (B), jakož dvěma hořáky (la), (lb) s pájecími tryskami (11) spojenými s rozvodem kyslíku a vodíku, a dvěma chladicími rozváděči (2a), (2b) spojenými e rozvodem plynného ohladioího média, přičemž jednotlivé hořáky (la) (lb) a zřízeni (3) pro nastaveni přítlačné síly (P) na pájeoi přípravek (6) jsou spojeny s časovačem (7) doby ohřevu, zatímco ohladioí rozváděče (2a), (2b) jsou spojeny, a časovačem (8) doby chlazení. Uvedené řešeni lze s výhodou použít pro pájení přívodů a vývody všech druhů obvodů uspořádaných na keramických podložkách v integrované formě.The method of soldering leads with an oxyhydrogen flame to a ceramic substrate and the device for performing the method of soldering leads solve the problem of rational production of integrated circuits. The essence of the method consists in that a number of flames, corresponding to the number of soldered leads, are simultaneously heated from a distance of 15 mm to 30 mm above the point of their contact with the solder layer on the terminals of the circuit D on the ceramic plate A for a period of 2 s to 6 s, then each individual soldered lead Bl to Bn is current-cooled at the soldering point with a full cooling medium with a temperature in the range from 0 C to 30 C for a period of 5 β to 15 s. The essence of the device for carrying out the said method consists in that on the base plate (9) of the device there is placed a guide (5) of a traveling carriage equipped with a device (3) for adjusting the pressure plate (F) on the soldering device (6) and further a soldering device (6) for attaching the ceramic pad (A) and the holder with leads (B), as well as two burners (la), (lb) with soldering nozzles (11) connected to the oxygen and hydrogen distribution, and two cooling distributors (2a), (2b) connected to the gaseous cooling medium distribution, wherein the individual burners (la) (lb) and the device (3) for adjusting the pressure force (P) on the soldering tool (6) are connected to a heating time timer (7), while the cooling distributors (2a), (2b) are connected to a cooling time timer (8). The above solution can be advantageously used for soldering leads and leads of all types of circuits arranged on ceramic substrates in an integrated form.

Description

Vynález se týká způsobu pájení přívodů kyslíkovodíkovým plamene· ku keramická podložce opatřená vodivou vrstvou, která je v místě styku a jednotlivými přívody opatřena vrstvou pájky, a zařízení k provádění daného způsobu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for brazing oxygen-flame inlets to a ceramic backing having a conductive layer at the point of contact and a solder layer to each lead, and apparatus for carrying out the method.

Je známo, že keramická podložky určená pro umístění elektronických obvodů různého druhu, opatřená jednak motivem obvodů vytvořeným obvykle pomocí eítotlsková technologie a dále přívody pro propojení a vyvedení jednotlivých částí uvedených obvodů, jsou v místech styku přívodů s vývody obvodů pájeny kyelíkovodíkovými nebo vodíkovým plamenem.It is known that ceramic pads intended for the placement of electronic circuits of various kinds, provided on the one hand with circuit motifs usually made by means of e-printing technology, and inlets for interconnecting and discharging individual parts of said circuits, are brazed with hydrogen or hydrogen flame.

Motivy obvodů na keramických podložkách jsou vytvořený stříbrnou pastou s různými přísadami, jako například paládiem, kadmiem, vlzmutem, atd., a jsou vypalovány obvykle v kontinuálních pecích při vysokých teplotách za účelem dosažení dokonalá přilnavosti ku keramickým podložkám. Po vypálení motivů obvodů se ploěky uvažovaného styku přívodů s vývody obvodů opatřují vrstvičkou pájky pro jejich vzájemná spojení při spájení.Circuit motifs on ceramic substrates are formed by a silver paste with various additives such as palladium, cadmium, cursion, etc., and are fired usually in continuous furnaces at high temperatures to achieve perfect adhesion to the ceramic substrates. After firing the circuit motifs, the surfaces of the contemplated feeder contact with the circuit terminals are provided with a solder layer for their mutual connection during soldering.

Pájení přívodů s vývody obvodů se provádí v moderní výrobě hromadně na karuselech, na nichž jsou k pájení určená podložky umístěny, přičemž vlastni proces pájení probíhá s použitím hořáků, kolem nichž jednotlivá keramická podložky rotují, přičemž postupně dochází k ohřívání jednotlivých pájecích mlet každá keramická podložky. Ochlazování spojených míst je samovolné. Přitom se se zřetelem na možná tolerance pájecích zařízení zajiěluje přesnost pájení přívodů k podložce pomocí mikroskopického kříže.Soldering of inlets with circuit outlets is carried out in modern production in bulk on carousels, on which the pads to be soldered are placed, while the actual soldering process is carried out using burners around which the individual ceramic pads rotate, gradually heating individual solder mills each ceramic pad . The cooling of the joints is spontaneous. In this connection, with regard to the possible tolerances of the soldering devices, the accuracy of soldering the leads to the support is ensured by means of a microscopic cross.

Výěe uvedené nedostatky odstraňuje nebo v podstatná míře potlačuje jednak způsob pájení přívodů kyslíkovodlkovým plamenem ku keramická podložce opatřená vodivou vrstvou, které je v místě styku s jednotlivými přívody opetřena vrstvou pájky.On the one hand, the above-mentioned drawbacks eliminate or substantially suppress the method of soldering the leads with an oxygen-flame flame to a ceramic substrate provided with a conductive layer, which is provided with a solder layer at the point of contact with the individual leads.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že řadou plamenů odpovídajících počtu pájených přívodů, se za vzdálenosti od 15 mm do 30 mm současně ohřejí jednotlivá přívody nad místem jejích styku s vrstvou pájky po dobu od 2 s do 6 s, načež se provede proudová ochlazení každého jednotlivého připájenáho přívodu v bodu pájení plynným chladicím mádlem o teplotě v rozsahu od 0 do 30 °C po dobu od 5 s do 15 s.The process according to the invention is characterized in that, by a series of flames corresponding to the number of soldered leads, at a distance of 15 mm to 30 mm, the individual leads are simultaneously heated above their point of contact with the solder layer for 2 s to 6 s. of each individual soldered lead at the brazing point with a temperature range of 0 to 30 ° C for 5 s to 15 s.

'x'x

K odstranění nebo podstatnému potlačení uvedených nedostatků dále přispívá zařízení k provádění způsobu pájení přívodů kyslíkovodíkovým plamenem ku keramická podložce.Furthermore, the device for performing the method of brazing oxygen-to-ceramic feeds to the ceramic substrate contributes to eliminating or substantially eliminating said drawbacks.

Podstata zařízeni podle vynálezu spočívá v tom, že na základní desce zařízení je umístěno vedení pojezdového vozíku opatřeného zařízením pro nastavení přítlačná síly na pájecí přípravek, a déle pájecím přípravkem pro uchycení keramická podložky a držáku s přívody, jakož dvěma hořáky s pájecími tryskami spojenými s rozvodem kyslíku a vodíku a dvěma chladicími rozváděči plynného chladicího média, přičemž jednotlivá hořáky a zařízení pro nastavení přítlačná síly na pájecí přípravek, jsou spojeny s čaeováčem doby ohřevu, zatímco chladicí rozváděče jsou spojeny s časovačem doby chlazení.The principle of the device according to the invention consists in that on the base plate of the device there is a guide of a trolley equipped with a device for adjusting the pressing force on the solder jig and for a longer time with solder jig for holding the ceramic washer and holder with leads. oxygen and hydrogen and two cooling distributors of the gaseous cooling medium, wherein the individual burners and the devices for adjusting the pressing force on the solder are connected to the heating time timer, while the cooling distributors are connected to the cooling time timer.

Výhody způsobu pájení ku keramická podložce e zařízeni k provádění daného způsobu podle vynálezu spočívají v tom, že náběh ha pájecí teplotu je téměř okamžitý a spájení věeeh potřebných pájecích míst je současná při stejná Intenzitě plamene za použití stejná přítlačné síly na pájená přívody, jejichž konce svým teplem pronikají do vrstev rozpuštěná pájky předem nanesených na jednotlivá pájecí vývody obvodů. Tím, že ohniska plamenů jsou zaměřena na dolní části přívodů a nikoliv přímo do pájecích bodů, nedochází k jinak možná deformaci pájecích bodů s jejich vzájemným propojením a k ohrožení stříbrná vrstvy vývodů.The advantages of the brazing process to the ceramic support of the apparatus according to the invention are that the start-up temperature and the brazing temperature are almost instantaneous and the soldering of the necessary soldering points is simultaneous at the same flame intensity using the same contact force on the brazed leads. heat dissolves into the layers of dissolved solders previously applied to the individual solder terminals of the circuit. Because the focal points of the flames are directed at the lower part of the leads and not directly to the soldering points, otherwise the soldering points with their interconnection and the silver layer of the leads are not threatened.

Vzhledem k použití kyelíkovodíkováho plamene je tento způsob pájení natolik rychlý, že spojení s následným velmi rychlým chlazením bodů spájení nemůže dojit k difúzi základního stříbrného motivu obvodů do použitá pájky v místech požadovaných spojů. Přitom dochází současně k vytváření elektricky vodivých a mechanicky pevných spojů. Pro uvedený velmi rychlý způsob pájení přívodů se k zařízení pro provádění způsobu nenárokují žádná přídavná zařízení.Due to the use of a hydrogen hydrogen flame, this brazing method is so fast that the connection with the subsequent very rapid cooling of the soldering points cannot diffuse the basic silver motif of the circuitry into the solder used at the desired joints. At the same time, electrically conductive and mechanically strong joints are formed. For this very fast soldering method, no additional devices are claimed for the process apparatus.

Způsob pájení přívodů ku keramické podložce a zařízení k provádění způsobu pájení přívodů budou následovně blíže popsány v příkladovém provedení s pomocí připojených vyobrazení, kde obr. 1 znázorňuje rámcové uspořádáni zařízení k provádění způsobu pájení v nárysu, obr. 2 znázorňuje uspořádáni podle obr. 1 v půdorysu a obr. 3 znázorňuje dva protilehle umístěná hořáky s pájecími tryskami, z nichž jsou plameny směřovány na přívody těsně nad místa pájecích bodů.The method of soldering the leads to the ceramic substrate and the apparatus for performing the soldering method will be described in more detail in the exemplary embodiment with the help of the attached figures, where Fig. 1 shows the frame arrangement of the device for performing the soldering method in front view. 3 shows two opposing torches with soldering nozzles, from which the flames are directed to the inlets just above the points of the soldering points.

Zařízení k provádění způsobu pájení přívodů je vytvořeno na základní desce 9, na níž je umístěno vedení í pojezdového vozíku 4, opatřeného jednak zařízením 2 pro vyvolání pří-’ tlainá síly na pájecí přípravek 6 v průběhu pájení, a dále pájecím přípravkem 6 pro uchyce, ní keramická podložky A a držáku s přívody B nad místy pájecích bodů z obou stran keramické destičky A, opatřené na okrajích vývody D obvodů s nanesenými vrstvami pájky C. Hořáky ia,A device for carrying out the method of soldering the leads is provided on a base plate 9 on which a guide 4 of the carriage 4 is provided, provided with a device 2 for exerting a compressive force on the solder jig 6 during soldering and a solder jig 6 for grips. Ceramic washer A and holder with inlets B above the points of soldering points on both sides of ceramic plate A, provided with outlets D of circuits with applied layers of solder C on the edges.

1b s pájecími tryskami 11 jsou spojeny s nevyznačeným plynovým rozvodem pro přívod vodíku * e kyslíkem, k jejichž směžování dochází v pájecí poloze v obou hořácích ia, 1b.1b with the soldering nozzles 11 are connected to an unmarked gas distribution system for the supply of hydrogen * e with oxygen, the mixing of which occurs in the soldering position in both burners i, 1b.

Sále je zařízení opatřeno dvěma protilehlými chladicími rozváděči 2g, 2J> s chladicími tryskami 21 spojenými 8 neznázorněným rozvodem plynného chladicího média, výhodně dusíku.The apparatus is provided with two opposing cooling distributors 20, 21 with cooling nozzles 21 connected by a distribution of a gaseous cooling medium, preferably nitrogen, not shown.

Oba hořáky la, 1b a zařízení 2 pro nastavení přítlačné síly na pájecí přípravek 6 jsou spojeny e časovačem doby ohřevu, který zajiěluje udělování funkčních impulsů pro pájení přívodů. Chladicí rozváděče 2a, 2b jsou spojeny s časovačem 8 doby chlazení, který rovněž zajiěluje udělování funkčních impulsů při ochlazování spájených pájecích mlet.The two burners 1a, 1b and the device 2 for adjusting the pressing force on the solder jig 6 are connected by a heating time timer, which provides the functional pulses for soldering the leads. The cooling distributors 2a, 2b are connected to a cooling time timer 8, which also ensures the delivery of functional pulses when cooling the soldered solder mills.

Způsob pájení přívodů kyslíkovodlkovým plamenem ku keramické podložce se provádí tak, že po vložení keramická destičky A β k připíjení určených přívodů B uchycených v neznézorněnám držáku do pájěcího přípravku 6 se tento přípravek vloží do pojezdového vozíku 4, znázorněného v nárysu na obr. 1 a v půdorysu na obr. 2, který se neznázorněným startovacím zařízením uvede v pohyb do místa pájení. V místě pájení se vlivem impulsu daného časovačem 2 doby ohřevu uvedou v činnost hořáky ia, 1b umístěné podél protilehlých stran pájecího přípravku & s keramickou destičkou A opatřenou v místě vývodů D obvodů vrstvičkami pájky, na které přiléhají přívody Bl až Bn.The method of soldering the oxy-flame leads to the ceramic substrate is carried out by inserting the ceramic plate A β to be used to attach the designated leads B held in the holder (not shown) to the solder jig 6 in the trolley 4 shown in FIG. 2, which is moved into the brazing location by a starting device (not shown). At the brazing point, the burners ia, 1b positioned along opposite sides of the brazing fixture ' with a ceramic plate A provided with solder layers on the bore terminals D adjacent to the leads B1 to Bn are actuated by the heating time timer 2.

Současně přítlačné zařízení 2 začne shora vyvozovat potřebnou přítlačnou sílu na pájecí přípravek £, nesoucí i držák s přívody B, přičemž řadou plamenů z pájecích trysek 11 obou protilehlých hořáků la. 1b odpovídajících svým počtem počtu pájených přívodů a směrovaných na dolní část přívodů Β1 až Bn nad vrstvou pájky C, jak je znázorněno na obr. 3, dojde současně ke spájení přívodů Bl až Bn e vývody D obvodů umístěných na keramická podložce A.At the same time, the pressing device 2 starts to exert the necessary pressing force from above on the soldering tool 6, also carrying the holder with the inlets B, with a series of flames from the soldering nozzles 11 of the two opposite burners 1a. 1b corresponding to the number of soldered leads and directed to the lower portion of leads Β1 to Bn above the solder layer C, as shown in FIG. 3, leads B1 to Bn are simultaneously soldered and the circuit leads D are placed on the ceramic support A.

Po ukončení vlastní operace pájení, jejíž doba je určena časovačem 2 doby ohřevu v závislosti na intenzitě ohřevu v časovém rozmezí od 2 s do 6 s a na vzdálenosti ohniska plamene v rozmezí od 15 mm do 30 mm přestane vlivem impulsu daného časovačem 2 doby ohřevu působit přítlačná zařízení 2 a pojezdový vozík 4 a pájecím přípravkem 6 se vrátí do výchozí polohy, kde dojde vlivem impulsu časovačem 8 doby chlazení ke spuštění plynného chladicího média, výhodně dusíku, neznázorněným rozvodem do chladicích rozváděčů 2a. 2b po dobu určenou * časovačem (8) chlazení v časovém rozmezí od 5 e do 15 s a v závislosti na teplotě chladicího , mádla od 0 do 30 °C, které proudí pod nastavitelným tlakem jednotlivými tryskami 21 chladicích rozváděčů 2a. 2b na body spájení g - C.Upon completion of the brazing operation, the time of which is determined by the timer 2 of the heating time depending on the heating intensity in the time period from 2 s to 6 s and the flame focus distance between 15 mm and 30 mm the device 2 and the trolley 4 and the solder jig 6 return to the initial position, where a pulse by the cooling time timer 8 triggers a gaseous cooling medium, preferably nitrogen, not shown by the distribution to the cooling distributors 2a. 2b for a period of time determined by the cooling timer (8) over a time period of from 5 e to 15 s and, depending on the temperature of the cooling, a grip of 0 to 30 ° C which flows under adjustable pressure through the individual nozzles 21 of the cooling distributors 2a. 2b to solder points g - C.

Po provedeném rychlém ochlazení, jehož cílem je zamezit difúzi stříbra z vodivých cest obvodů do pájky v místě jejich vývodů D, dojde k vyjmutí pájecího přípravku 6 s keramickou podložkou A a s připéjenými přívody B1 až Bn z pojezdového vozíku í a po automatickém zasunutí dalžíKo pájecího přípravku g se uvedený pracovní cyklus opakuje.After rapid cooling to prevent silver diffusion from the conductive circuit paths to the solder at their outlets D, the solder jig 6 with the ceramic washer A and the connected leads B1 to Bn is removed from the trolley í and after the next insert of the solder jig g, the operating cycle is repeated.

Způsob pájení přívodů ku keramické podložce a zařízení k provádění způsobu pájení podle vynálezu lze s výhodou použít pro spájení přívodů s vývody všech druhů obvodů uspořádaných v integrované formě.The method of soldering the leads to the ceramic support and the apparatus for performing the soldering method according to the invention can advantageously be used for soldering the leads to the outlets of all kinds of circuits arranged in an integrated form.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A method of soldering oxygen-flame inlets to a ceramic substrate having a conductive layer, which is in contact with individual leads with a solder layer, characterized in that a series of flames corresponding to the number of soldered leads is simultaneously heated from a distance of 15 mm to 30 mm. (B1 to Bn) above their point of contact with the solder layer (C) applied to the terminals (D) of the circuitry for 2 s to 6 s, then cooling each individual supply lead (B1 to Bn) at the soldering point solder (C) with a gaseous cooling handle at temperatures ranging from 0 to 30 ° C for 5 s to 15 s.

2. Apparatus for carrying out the method of soldering the oxygen inlets. by a flame to a ceramic support according to claim 1, characterized in that a guide (5) of the trolley (4) provided with a device (3) for adjusting the pressing force on the solder jig (6) and longer with the solder jig (6) for holding a ceramic support (A) and a holder with inlets (B) as well as two burners (1a, 1b) with soldering nozzles (11) connected to the oxygen and hydrogen distribution and two cooling distributors (2a, 2b) wherein the individual burners (1a, 1b) and the device (3) for adjusting the pressing force on the solder jig (6) are connected and a heating time timer (7), while the cooling distributors (2a, 2b) are connected to the timer (8) cooling time.