RU2609583C2 - Solder for flux-free soldering and method for its manufacture - Google Patents
Solder for flux-free soldering and method for its manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2609583C2 RU2609583C2 RU2015111226A RU2015111226A RU2609583C2 RU 2609583 C2 RU2609583 C2 RU 2609583C2 RU 2015111226 A RU2015111226 A RU 2015111226A RU 2015111226 A RU2015111226 A RU 2015111226A RU 2609583 C2 RU2609583 C2 RU 2609583C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solder
- copper powder
- gallium
- indium
- melt
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пайке диффузионно-твердеющими припоями на основе галлия и может быть использовано для получения неразъемных соединений разнородных материалов, в частности, для низкотемпературной бесфлюсовой пайки мощных электрорадиоизделий на теплоотводящие основания.The invention relates to brazing by diffusion-hardening gallium-based solders and can be used to obtain permanent joints of dissimilar materials, in particular, for low-temperature flux-free brazing of high-power electro-radio products on heat-removing bases.
Известен способ диффузионной пайки [1] припоем, содержащим равные части галлия, олова и металлического наполнителя.A known method of diffusion soldering [1] solder containing equal parts of gallium, tin and metal filler.
Недостатками этого припоя являются высокая температура пайки (припой и детали должны иметь температуру не ниже 70°C), большая вязкость композиции и сложная технология ее приготовления и применения, требующая создания разряжения до 10-5-10-6 мм. рт.ст. с последующим напуском инертного газа.The disadvantages of this solder are the high soldering temperature (the solder and parts must have a temperature of at least 70 ° C), the high viscosity of the composition and the complex technology of its preparation and use, requiring the creation of a vacuum of up to 10 -5 -10 -6 mm. Hg followed by inert gas inlet.
Известен припой для бесфлюсовой пайки [2], содержащий, масс. %:Known solder for flux-free brazing [2], containing, mass. %:
Недостатком этого припоя является высокая вязкость припоя и необходимость в постоянном подогреве инструментов и материалов (температура плавления галлия 30°C), что доставляет неудобства в работе.The disadvantage of this solder is the high viscosity of the solder and the need for constant heating of tools and materials (gallium melting temperature 30 ° C), which causes inconvenience in operation.
Известен припой для бесфлюсовой пайки разнородных материалов [3], содержащий, масс. %:Known solder for flux-free soldering of dissimilar materials [3], containing, mass. %:
Недостатком этого припоя является также необходимость подогрева припоя и соединяемых деталей, высокая вязкость композиции и необходимость работать с использованием давления, что невозможно при монтаже мощных электрорадиоизделий (например, бескорпусных монолитных интегральных микросхем).The disadvantage of this solder is also the need to heat up the solder and the parts to be joined, the high viscosity of the composition and the need to work using pressure, which is not possible when installing powerful electrical radio products (for example, open-frame monolithic integrated circuits).
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому является способ с использованием припоя для бесфлюсовой пайки, включающий галлий, медь с размером частиц 25-45 мкм и олово [4] при следующем соотношении компонентов, масс. %:The closest set of features to the claimed is a method using solder for flux-free brazing, including gallium, copper with a particle size of 25-45 microns and tin [4] in the following ratio of components, mass. %:
К недостаткам прототипа можно отнести:The disadvantages of the prototype include:
- неудобство нанесения и низкая смачивающая способность припоя при комнатной температуре (температура плавления эвтектической смеси галлий + олово 20°C [5]);- inconvenience of application and low wetting ability of solder at room temperature (the melting point of the eutectic mixture of gallium + tin is 20 ° C [5]);
- высокая вязкость припоя, большая толщина паяного шва;- high viscosity of solder, large thickness of the soldered seam;
- малое время жизнеспособности припоя (отверждение начинается через 15 минут) и высокая вязкость, что затрудняет работу с ним при монтаже мощных электрорадиоизделий.- short solder pot life (curing begins after 15 minutes) and high viscosity, which makes it difficult to work with it when installing high-power radio products.
Задачей изобретения является создание композиции припоя и способа его изготовления, позволяющего производить пайку мощных электрорадиоизделий (в частности, кристаллов монолитных интегральных микросхем) на теплоотводящие основания при комнатной температуре (15-35°C) и контактном давлении.The objective of the invention is to create a composition of solder and a method for its manufacture, which allows for the soldering of high-power radio products (in particular, crystals of monolithic integrated circuits) on heat sinks at room temperature (15-35 ° C) and contact pressure.
Техническим результатом является увеличение времени жизнеспособности припоя и механической прочности соединения, снижение времени отверждения припоя.The technical result is to increase the viability of the solder and the mechanical strength of the connection, reducing the curing time of the solder.
Технический результат достигается тем, что при получении припоя для бесфлюсовой пайки разнородных материалов, индий вводят в расплав галлия, после чего вводят медный порошок с размером частиц 25-40 мкм, причем содержание компонентов выбирают из условия получения припоя следующего состава, мас.%:The technical result is achieved by the fact that when receiving solder for flux-free soldering of dissimilar materials, indium is introduced into the gallium melt, after which copper powder with a particle size of 25-40 microns is introduced, and the content of the components is selected from the conditions for obtaining solder of the following composition, wt.%:
Медный порошок перед введением в состав припоя подвергают обработке (декапированию) раствором соляной кислоты.Copper powder before being introduced into the composition of the solder is subjected to processing (decapitation) with a solution of hydrochloric acid.
Частицы медного порошка после декапирования покрывают тонким слоем серебра.After decapitation, the particles of copper powder are coated with a thin layer of silver.
На первом этапе галлий помещают во фторопластовый стакан, нагревают до температуры 40-60°C и при механическом перемешивании вводят индий. Введение индия в расплав галлия понижает температуру плавления до 15°C и позволяет в дальнейшем работать с составом при комнатной температуре. На втором этапе в полученный расплав вводят медный порошок и механически перемешивают до получения однородной массы. Полученная композиция сохраняет жизнеспособность в течение 2 часов. Композицией смачивают поверхности соединяемых деталей и с помощью пленочной маски формируют на одной из поверхностей слой композиции толщиной 100-150 мкм, после чего поверхности совмещают. Отверждение состава осуществляется без приложения давления по одному из режимов:At the first stage, gallium is placed in a fluoroplastic glass, heated to a temperature of 40-60 ° C, and indium is introduced with mechanical stirring. The introduction of indium into the gallium melt lowers the melting point to 15 ° C and allows further work with the composition at room temperature. At the second stage, copper powder is introduced into the obtained melt and mechanically mixed until a homogeneous mass is obtained. The resulting composition remains viable for 2 hours. The composition wetts the surfaces of the parts to be joined and, using a film mask, form a layer of the composition 100-150 μm thick on one of the surfaces, after which the surfaces are combined. The curing of the composition is carried out without applying pressure in one of the modes:
при температуре 80°C в течение 18 часов, илиat a temperature of 80 ° C for 18 hours, or
при температуре 120°C в течение 4 часов, илиat 120 ° C for 4 hours, or
при температуре 150°C в течение 1 часа.at a temperature of 150 ° C for 1 hour.
Данный (заявляемый) припой для диффузионной пайки обладает следующими свойствами:This (claimed) solder for diffusion soldering has the following properties:
Воздействие климатических факторов не ухудшает прочностные и электрические показатели припоя.The impact of climatic factors does not impair the strength and electrical characteristics of the solder.
При проведении экспериментальных работ с припоями для диффузионной пайки была выявлена некоторая нестабильность времени жизнеспособности и отверждения композиций, содержащих медный порошок. Было установлено, что данное явление проявляется только при длительном хранении порошка и обусловлено наличием оксидной пленки на поверхности частиц меди. Одним из путей решения данной проблемы является обработка медного порошка (декапирование) раствором соляной кислоты с последующей отмывкой дистиллированной водой и сушкой.During experimental work with solders for diffusion soldering, some instability of the pot life and curing time of compositions containing copper powder was revealed. It was found that this phenomenon manifests itself only during prolonged storage of the powder and is due to the presence of an oxide film on the surface of copper particles. One way to solve this problem is to treat the copper powder (decapitation) with a solution of hydrochloric acid, followed by washing with distilled water and drying.
При необходимости длительного хранения медного порошка, используемого для приготовления припоев возможно покрытие частиц медного порошка тонким слоем серебра. Для этого медный порошок помещается в раствор, содержащий 26-52 г/л AgNO3, 60-240 г/л лимонной кислоты и 40-80 г/л тиомочевины, и перемешивается при комнатной температуре в течение 10-20 минут. Затем медный порошок отделяется (седиментацией или фильтрованием), промывается дистиллированной водой и сушится. Эта технология обработки металлического наполнителя позволяет уменьшить время отверждения припоя до 1,5 часов по сравнению с заявляемой композицией и увеличить прочность клеевого соединения при отрыве с 80 кгс/см2 до 100-120 кгс/см2.If you need long-term storage of copper powder used for the preparation of solders, it is possible to coat particles of copper powder with a thin layer of silver. To do this, the copper powder is placed in a solution containing 26-52 g / l AgNO 3 , 60-240 g / l citric acid and 40-80 g / l thiourea, and mixed at room temperature for 10-20 minutes. Then the copper powder is separated (by sedimentation or filtration), washed with distilled water and dried. This technology of processing metal filler allows to reduce the curing time of solder up to 1.5 hours compared with the claimed composition and to increase the strength of the adhesive bonding at separation from 80 kgf / cm 2 to 100-120 kgf / cm 2 .
Использование галлия и индия в указанном соотношении и наполнителя - медного порошка с указанным размером частиц обеспечивает возможность пайки при комнатной температуре, низкую вязкость композиции, позволяющую производить пайку мощных электрорадиоизделий без приложения давления (при контактном давлении), высокую механическую прочность, минимальную толщину и высокую теплопроводность паяного шва.The use of gallium and indium in the indicated ratio and filler - copper powder with the specified particle size provides the possibility of soldering at room temperature, low viscosity of the composition, which allows the soldering of powerful electrical products without the application of pressure (at contact pressure), high mechanical strength, minimum thickness and high thermal conductivity soldered seam.
Список литературыBibliography
1. Патент РФ: RU 2053063 от 27.01.1996, МПК6 B23K 1/00 - «Способ пайки деталей диффузионно-твердеющими припоями».1. Patent of the Russian Federation: RU 2053063 from 01/27/1996, IPC 6 B23K 1/00 - “Method for soldering parts with diffusion hardening solders”.
2. Патент РФ: RU 2317882 от 27.02.2008, МПК8 B23K 35/26 - «Припой для бесфлюсовой пайки».2. RF patent: RU 2317882 dated 02.27.2008, IPC 8 B23K 35/26 - “Solder for flux-free soldering”.
3. Патент РФ: RU 2432242 от 27.10.2011, МПК8 B23K 35/28 - «Припой для бесфлюсовой пайки».3. RF patent: RU 2432242 dated 10.27.2011, IPC 8 B23K 35/28 - “Solder for flux-free soldering”.
4. Патент РФ: RU 2498889 от 20.11.2013, МПК8 B23K 35/26 - «Припой для бесфлюсовой пайки».4. RF patent: RU 2498889 dated 11/20/2013, IPC 8 B23K 35/26 - “Solder for flux-free soldering”.
5. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 т.: Т. 2 / Под общ. ред. Н.П. Лякишева. - М.: Машиностроение, 1997. - 1024 с.5. State diagrams of double metal systems: Reference: In 3 t.: T. 2 / Under the general. ed. N.P. Lyakisheva. - M.: Mechanical Engineering, 1997 .-- 1024 p.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015111226A RU2609583C2 (en) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Solder for flux-free soldering and method for its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015111226A RU2609583C2 (en) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Solder for flux-free soldering and method for its manufacture |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015111226A RU2015111226A (en) | 2016-10-20 |
RU2609583C2 true RU2609583C2 (en) | 2017-02-02 |
Family
ID=57138292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015111226A RU2609583C2 (en) | 2015-03-27 | 2015-03-27 | Solder for flux-free soldering and method for its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2609583C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU291769A1 (en) * | Государственный научно исследовательский , проектный итут | Solder for free soldering | ||
SU1625633A1 (en) * | 1989-02-27 | 1991-02-07 | Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова | Solder for soldering copper without flux |
EP2147740A1 (en) * | 2001-03-01 | 2010-01-27 | Senju Metal Industry Co., Ltd | Lead-free solder paste |
RU2498889C1 (en) * | 2012-08-10 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Flux-free solder |
-
2015
- 2015-03-27 RU RU2015111226A patent/RU2609583C2/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU291769A1 (en) * | Государственный научно исследовательский , проектный итут | Solder for free soldering | ||
SU1625633A1 (en) * | 1989-02-27 | 1991-02-07 | Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова | Solder for soldering copper without flux |
EP2147740A1 (en) * | 2001-03-01 | 2010-01-27 | Senju Metal Industry Co., Ltd | Lead-free solder paste |
RU2498889C1 (en) * | 2012-08-10 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Flux-free solder |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЛАШКО С.В. и др., Пайка металлов, М., Машиностроение, 1988, с.80, абзац 3 и табл.5. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015111226A (en) | 2016-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7229220B2 (en) | molded solder | |
JP2005288458A (en) | Joined body, semiconductor device, joining method and method for producing semiconductor device | |
TW201334907A (en) | Sn-Cu-based lead-free solder alloy | |
KR101965037B1 (en) | Film, bonding method of electronic components, forming and seperating method of film, and electroconductive bonding material | |
RU2609583C2 (en) | Solder for flux-free soldering and method for its manufacture | |
JP6730833B2 (en) | Solder alloy and solder composition | |
JP2015174097A (en) | Composite material provided with active metal solder layer | |
JP2006272407A (en) | Lead-free joining material and joined body | |
JP2013221143A (en) | Thermosetting resin composition and conductive paste using the same | |
JP2009226472A (en) | Au-Sn ALLOY SOLDER PASTE FOR PIN TRANSFER | |
JP4811663B2 (en) | Sn-Au alloy solder paste with low void generation | |
JP4811661B2 (en) | Au-Sn alloy solder paste with less void generation | |
WO2021045131A1 (en) | Solder paste and solder bonded body | |
TWI744820B (en) | Composition containing metal particles and conductive adhesive film | |
JP6509469B1 (en) | Junction structure, semiconductor device and method of manufacturing the same | |
KR102038377B1 (en) | Electrical connection tape | |
JP5654463B2 (en) | Substances and electronic parts composed of metals and lactic acid condensates | |
JP2016219769A (en) | Method for manufacturing junction structure | |
TWI825188B (en) | Method for manufacturing joined structure | |
JP4780466B2 (en) | Sn-Au alloy solder paste for Au plated substrate | |
JP2006068765A (en) | Joint and joining method | |
JP2020157326A (en) | Joining method of lead free solder material | |
JP4872764B2 (en) | Au-Sn alloy solder paste with less void generation | |
JP6998994B2 (en) | Solder alloys and solder compositions | |
JP5391584B2 (en) | Method of joining substrate and device using Au-Sn alloy solder paste with less void generation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20161006 |
|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20161122 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190801 |