RU2051017C1

RU2051017C1 - Solder for soldering technical electronic products

Info

Publication number: RU2051017C1
Application number: RU93005425A
Authority: RU
Inventors: В.А. Пономарев
Original assignee: Научно-исследовательский институт материалов электронной техники
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 1993-02-01
Publication date: 1995-12-27

Abstract

FIELD: soldering of electronic technical articles. SUBSTANCE: solder contains (mass): tin (19-21); nickel (4-6); molybdenum -(0.4-0.6); manganese -(0.3-0.7); borax (0.4-0.6), copper the balance. The solder allows to increase a strength of soldered joints by 5-6 times, namely joints at soldering leads of integrated circuits, made of a special alloy, with metal-loaded ceramic. EFFECT: enhanced strength of soldered joints. 1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя для пайки изделий электронной техники. The invention relates to soldering, in particular to the composition of solder for soldering electronic products.

Широко известны припои, содержащие в качестве основы медь, олово и никель [1]
Из описанных в литературе припоев по составу ингредиентов наиболее близок к заявляемому сплав, содержащий, мас. Олово 2,5-11 Никель 0-12 Бор 11-15 Медь Остальное [2]
Припой имеет кристаллическую структуру, температуру плавления 850^оС. Однако, при пайке тонких металлических изделий (толщиной 0,2 мм), например, выводов рамок интегральных схем с металлизированной керамикой, происходит снижение прочности паяного соединения за счет охрупчивания выводов и уменьшения прочности соединения металлизированного слоя с керамикой, а также отсутствия галтелей из припоя.Widely known are solders containing copper, tin and nickel as a base [1]
Of the solders described in the literature, the composition of the ingredients is closest to the claimed alloy containing, by weight. Tin 2.5-11 Nickel 0-12 Bor 11-15 Copper The rest [2]
Solder has a crystalline structure, a melting point of ^about 850 C. However, the soldering of thin metal products (0.2 mm thick), for example, terminals of integrated circuits frames with metallized ceramic, a reduction in solder joint strength due to embrittlement of the pin and reduce the bond strength of the metallized layer with ceramics, as well as the absence of fillets from solder.

Задачей данного изобретения является создание припойного материала, позволяющего увеличить прочность паяного соединения. The objective of the invention is the creation of solder material, which allows to increase the strength of the solder joint.

Для этого в припой на основе меди и олова, содержащий никель, вводят марганец, молибден и буру с соотношением молибдена и буры 1:1, при следующем соотношении компонентов, мас. Олово 19-21 Никель 4-6 Молибден 0,4-0,6 Марганец 0,3-0,7 Бура 0,4-0,6 Медь Остальное
Введение марганца и молибдена снижает диффузию олова и меди в металлизацию из молибдено-марганцевой пасты, а также в материал выводов интегральных схем (сплавы Н42, 29НК) и тем самым повышается прочность соединения.For this, manganese, molybdenum and borax with a ratio of molybdenum and borax of 1: 1 are introduced into the solder based on copper and tin containing nickel, with the following ratio of components, wt. Tin 19-21 Nickel 4-6 Molybdenum 0.4-0.6 Manganese 0.3-0.7 Borax 0.4-0.6 Copper Else
The introduction of manganese and molybdenum reduces the diffusion of tin and copper into metallization from molybdenum-manganese paste, as well as into the output material of integrated circuits (alloys H42, 29NK) and thereby increases the strength of the connection.

Увеличение содержания марганца более 0,7 и молибдена более 0,6% приводит к ухудшению смачиваемости припоя, а уменьшение содержания марганца менее 0,3 и молибдена менее 0,4% не обеспечивает эффекта снижения диффузии олова и меди. An increase in the manganese content of more than 0.7 and molybdenum of more than 0.6% leads to a deterioration in the wettability of the solder, and a decrease in the content of manganese of less than 0.3 and molybdenum of less than 0.4% does not provide the effect of reducing the diffusion of tin and copper.

Увеличение содержания олова более 21% приводит к снижению пластичности припоя. Уменьшение содержания олова менее 19% приводит к увеличению температуры плавления припоя. An increase in tin content of more than 21% leads to a decrease in the ductility of the solder. A decrease in tin content of less than 19% leads to an increase in the melting point of solder.

Увеличение содержания никеля более 6% повышает температуру расплавления припоя. Уменьшение содержания никеля менее 4% приводит к снижению пластичности припоя. An increase in the nickel content of more than 6% increases the melting temperature of the solder. A decrease in nickel content of less than 4% leads to a decrease in the ductility of the solder.

Введение буры с соотношением молибдена и буры 1:1 способствует восстановлению окислов молибдена и, как следствие, увеличению прочности припойного материала. Увеличение содержания буры более 0,6% приводит к снижению пластических свойств припоя. Уменьшение содержания буры менее 0,4% не обеспечивает восстановления окислов молибдена и снимает прочностные свойства паяного соединения. The introduction of borax with a ratio of molybdenum and borax 1: 1 helps to restore molybdenum oxides and, as a result, increases the strength of the solder material. An increase in borax content of more than 0.6% leads to a decrease in the plastic properties of the solder. A decrease in borax content of less than 0.4% does not ensure the reduction of molybdenum oxides and removes the strength properties of the brazed joint.

Из заявляемого сплава методом порошковой металлургии изготавливали полосы припойного материала для пайки выводов интегральных схем в металлокерамических корпусах. Было изготовлено пять смесей порошков с содержанием, мас. олово 18, 19, 20, 21, 22; никель 3, 4, 5, 6, 7; марганец 0,2, 0,3, 0,5, 0,7, 0,8; молибден 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7; бура 0,3; 0,4, 0,5, 0,6, 0,7; медь остальное. From the inventive alloy by the method of powder metallurgy, strips of solder material were made for soldering the findings of integrated circuits in ceramic-metal cases. It was made five mixtures of powders with a content, wt. tin 18, 19, 20, 21, 22; nickel 3, 4, 5, 6, 7; manganese 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 0.8; molybdenum 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7; borax 0.3; 0.4, 0.5, 0.6, 0.7; copper the rest.

Кроме того, была изготовлена смесь припоя прототипа с содержанием, мас. олово 24,5; никель 4; кобальт 0,8; бора 0,6; медь остальное. In addition, a mixture of solder prototype with the content, wt. tin 24.5; nickel 4; cobalt 0.8; boron 0.6; copper the rest.

Смеси порошков прокатывали в полосы сечением 0,4 х 80 мм на двухвалковом прокатном стане с диаметром валков 70 мм. The powder mixtures were rolled into strips with a cross section of 0.4 x 80 mm on a two-roll rolling mill with a roll diameter of 70 mm.

Прокатанные полосы спекали в среде водорода в печи типа ЦЭП-272 по режиму: 500^oC, выдержка 60 мин. Спеченные полосы прокатывали на толщину 0,15 мм и термообрабатывали в среде водорода по режиму: температура 500^оС, время выдержки 40 мин.The rolled strips were sintered in a hydrogen medium in a TsEP-272 type furnace in the regime: 500 ^o C, holding for 60 minutes. Sintered bars were rolled to a thickness of 0.15 mm and heat-treated in a hydrogen atmosphere at conditions of a temperature of 500 ^{° C,} holding time 40 min.

Образцы припоев использовали для пайки выводов интегральных схем в металлокерамических корпусах типа "Дракон". Вывода из сплава Н42 сечением 2,0 х 0,15 мм паяли к металлизированной керамике ВК94-1. Полученные соединения испытывали на отрыв. Результаты опробования представлены в таблице. Samples of solders were used to solder the findings of integrated circuits in metal-ceramic cases of the Dragon type. The outputs from the H42 alloy with a cross section of 2.0 x 0.15 mm were soldered to the metallized ceramics VK94-1. The resulting compounds were tested for separation. The test results are presented in the table.

Из таблицы следует, что предлагаемый припой образует в 5-6 раз более прочное соединение выводов из сплава Н42 с металлизированной керамикой ВК94-1, чем припой прототип. From the table it follows that the proposed solder forms 5-6 times more durable connection of the conclusions from the alloy H42 with metallized ceramics VK94-1 than the solder prototype.

Claims

Solder for brazing electronic products containing tin, nickel and copper, characterized in that it additionally contains manganese, molybdenum and borax with a ratio of molybdenum and borax 1 1 in the following ratio of components, wt.

Tin 19 21
Nickel 4 6
Molybdenum 0.4 0.6
Manganese 0.3 0.7
Borax 0.4 0.6
Copper Else