RU2047449C1

RU2047449C1 - Solder for soldering electronic articles

Info

Publication number: RU2047449C1
Application number: RU93049652A
Authority: RU
Inventors: В.А. Пономарев; Н.В. Гуреев; Б.Ф. Антипов
Original assignee: Научно-исследовательский институт материалов электронной техники
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: soldering. SUBSTANCE: solder has ingredients in by mass: tin 18-22, nickel 4-6, boron 1.2-1.8, molybdenum 0.4-0.6, manganese 0.4-0.6, sodium tetraborate 0.4-0.6, titanium 0.4-0.6. The rest is filled with copper. EFFECT: enhanced quality of connections. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии сплавов, содержащих в основе медь, олово, а также никель и бор, используемых в качестве припоев. The invention relates to the metallurgy of alloys containing copper, tin, as well as nickel and boron, used as solders.

Широко известны в металлургии припойные сплавы, содержащие в качестве основы медь и олово, а также никель [1]
Из описанных в литературе припоев наиболее близок по составу ингредиентов к предлагаемому сплав, содержащий мас.Widely known in metallurgy are solder alloys containing copper and tin as well as nickel as a base [1]
Of the solders described in the literature, the closest composition of the ingredients to the proposed alloy containing wt.

Олово 2,5-11,
Никель 0-12,
Бор 11-15,
Медь Остальное [2]
Припой имеет кристаллическую структуру, температуру плавления 950^оС. Однако при пайке тонких металлических изделий (толщина 0,15-0,20 мм), например выводов рамок интегральных схем из сплава Н42 (42% никель, остальное железо), последние охрупчиваются за счет диффузии бора, что снижает прочность выводов при изгибе.Tin 2.5-11,
Nickel 0-12,
Bor 11-15,
Copper Else [2]
Solder has a crystalline structure, a melting point of ^about 950 C. However, when soldering of thin metal products (thickness of 0.15-0.20 mm) for example pins framework of integrated circuits of H42 alloy (42% nickel, balance iron), the latter is embrittled due diffusion of boron, which reduces the strength of the findings in bending.

Задачей изобретения является создание припойного материала, позволяющего увеличить в 4-6 раз прочность выводов при изгибе. The objective of the invention is the creation of solder material, which allows to increase 4-6 times the strength of the findings in bending.

Для этого в припой на основе меди и олова, содержащий никель и бор, вводят молибден, марганец, тетраборнокислый натрий и титан при следующем соотношении компонентов, мас. For this, molybdenum, manganese, sodium tetraborate and titanium are introduced into the solder based on copper and tin containing nickel and boron in the following ratio of components, wt.

Олово 18-22
Никель 4-6
Бор 1,2-1,8
Молибден 0,4-0,6
Марганец 0,4-0,6
Тетраборнокислый натрий 0,4-0,6
Титан 0,4-0,6
Медь Остальное
Введение молибдена и титана снижает диффузию бора, олова и меди из припоя в вывода и тем самым снижает их охрупчивание.Tin 18-22
Nickel 4-6
Boron 1.2-1.8
Molybdenum 0.4-0.6
Manganese 0.4-0.6
Sodium tetraborate 0.4-0.6
Titanium 0.4-0.6
Copper Else
The introduction of molybdenum and titanium reduces the diffusion of boron, tin and copper from the solder into the output and thereby reduces their embrittlement.

Введение никеля улучшает пластические свойства припоя. Введение бора и тетраборнокислого натрия обеспечивают припою флюсующие свойства, а введение марганца снижает температуру плавления припоя. The introduction of nickel improves the plastic properties of the solder. The introduction of boron and sodium tetraborate provides solder fluxing properties, and the introduction of manganese lowers the melting point of the solder.

Увеличение содержания молибдена и титана более 0,6 приводит к ухудшению смачиваемости припоя, а уменьшение содержания молибдена и титана менее 0,4 не обеспечивает защитных свойств выводов от диффузии бора, меди и олова. An increase in the content of molybdenum and titanium of more than 0.6 leads to a deterioration in the wettability of the solder, and a decrease in the content of molybdenum and titanium of less than 0.4 does not provide the protective properties of the conclusions from the diffusion of boron, copper and tin.

Увеличение содержания никеля более 6% приводит к увеличению температуры плавления припоя, а уменьшение менее 4% приводит к снижению его пластических свойств. An increase in the nickel content of more than 6% leads to an increase in the melting temperature of the solder, and a decrease of less than 4% leads to a decrease in its plastic properties.

Увеличение содержания бора более 1,8% и тетраборнокислого натрия более 0,6% приводит при пайке выводов к их охрупчиванию. Уменьшение содержания бора менее 1,2 и тетраборнокислого натрия менее 0,4% не обеспечивает припою флюсующих свойств. An increase in boron content of more than 1.8% and sodium tetraborate more than 0.6% leads to embrittlement when soldering the findings. A decrease in boron content of less than 1.2 and sodium tetraborate less than 0.4% does not provide solder fluxing properties.

Увеличение содержания марганца более 0,6% приводит к ухудшению смачиваемости припоя, а уменьшение менее 0,4% приводит к появлению в припое после кристаллизации газовых раковин. An increase in the manganese content of more than 0.6% leads to a deterioration in the wettability of the solder, and a decrease of less than 0.4% leads to the appearance of gas shells in the solder after crystallization.

Из предлагаемого сплава методом порошковой металлургии изготавливали полосы припойного материала, которые затем использовали для пайки интегральных схем в металлокерамических корпусах. Было изготовлено пять смесей порошков с содержанием, мас. олово 17, 18, 20, 22, 23; никель 3, 4, 5, 6, 7; бор 1,1, 1,2, 1,5, 1,8, 1,9; молибдена, марганца, тетраборнокислый натрий и титан 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7 каждого компонента, медь остальное до 100%
Кроме того, была изготовлена смесь припоя-прототипа с содержанием, мас. олово 7; никель 6; бор 13; медь остальное до 100%
Смеси порошков прокатывали на двухвалковом стане Дуо-70 в полосы сечением 0,4 х 80 мм. Прокатанные полосы спекали в среде водорода в печи типа ЦЭП-272 по режиму: температура 550^оС, выдержка 30 мин. Спеченные полосы прокатывали на толщину 0,15 мм и термообрабатывали по режиму: температура 500^оС, время выдержки 30 мин.Strips of solder material were made from the proposed alloy by powder metallurgy, which were then used for soldering integrated circuits in ceramic-metal cases. It was made five mixtures of powders with a content, wt. tin 17, 18, 20, 22, 23; nickel 3, 4, 5, 6, 7; boron 1.1, 1.2, 1.5, 1.8, 1.9; molybdenum, manganese, sodium tetraborate and titanium 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7 of each component, copper the rest is up to 100%
In addition, a prototype solder mixture with a content, wt. tin 7; nickel 6; boron 13; copper the rest is up to 100%
The powder mixtures were rolled on a Duo-70 twin-roll mill in strips with a cross section of 0.4 x 80 mm. Laminated strip was sintered in a hydrogen atmosphere in a furnace-type CEP-272 on conditions of a temperature ^of 550 C, holding 30 min. Sintered bars were rolled to a thickness of 0.15 mm and heat treated at conditions of a temperature of 500 ^{° C,} holding time 30 min.

Пайку выводов из сплава Н42 для интегральных схем в металлокерамических корпусах проводили в среде водорода при 900^оС. Полученные образцы выводов опробовали на гиб с перегибом. Результаты опробования представлены в таблице.Brazing pins of H42 alloy for integrated circuits in packages cermet performed in a hydrogen atmosphere at 900 ^C. The resulting samples were tested for pin gib with a bend. The test results are presented in the table.

Из данных таблицы следует, что предлагаемый припой обеспечивает в 4-6 раз лучшую прочность выводов на изгиб из сплава Н42 по сравнению с припоем-прототипом. From the table it follows that the proposed solder provides 4-6 times better strength conclusions on the bending of the alloy H42 compared to the solder prototype.

Claims

Solder for brazing electronic products containing copper, tin, nickel, boron, characterized in that it additionally contains molybdenum, manganese, sodium tetraborate, titanium in the following ratio, wt.

Tin 18 22
Nickel 4 6
Boron 1.2 1.8
Molybdenum 0.4 0.6
Manganese 0.4 0.6
Sodium tetraborate 0.4 0.6
Titanium 0.4 0.6
Copper Else