SK8675Y1 - Mäkká aktívna spájka na báze Bi-Ag s prídavkom Ti a jej použitie - Google Patents
Mäkká aktívna spájka na báze Bi-Ag s prídavkom Ti a jej použitie Download PDFInfo
- Publication number
- SK8675Y1 SK8675Y1 SK42-2019U SK422019U SK8675Y1 SK 8675 Y1 SK8675 Y1 SK 8675Y1 SK 422019 U SK422019 U SK 422019U SK 8675 Y1 SK8675 Y1 SK 8675Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- solder
- active
- metal
- soldering
- active solder
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Mäkká aktívna spájka pozostáva z 0,5 až 5 % hmotn. Ti, 2,5 až 15 % hmotn. Ag, pričom zvyšok je Bi. Touto mäkkou aktívnou spájkou sa spája nekovový materiál s nekovovým/kovovým materiálom priamo alebo postupne, ultrazvukom alebo laserom.
Description
Oblasť techniky
Technické riešenie sa týka zloženia mäkkej aktívnej spájky na spájkovanie nekovových materiálov s nekovovými alebo kovovými materiálmi pri vyšších aplikačných teplotách a jej použitia. Technické riešenie patrí do oblasti spájkovania bezolovnatými spájkami v elektrotechnickom, strojárskom a automobilovom priemysle.
Doterajší stav techniky
Keramické materiály (napr. AI2O3, A1N, SiC a pod.), niektoré nekovové (Si, Ge, grafit, sklo a pod.) a ťažko spájkovateľné kovové materiály (W, Mo, Ta a pod.) sa v súčasnosti spájkujú nepriamo tak, že na povrch keramického materiálu sa nanesie spájkovateľný kovový povlak, až potom sa realizuje samotné spájkovanie. Pokovovaním keramiky sa odstraňujú problémy spojené so zmáčateľnosťou keramických a niektorých nekovových materiálov. Z hľadiska voľby typu pokovovania treba poznať, pri akej prevádzkovej teplote bude spájkovaná súčiastka pracovať. Podľa toho sa použije na spájkovanie buď mäkká, alebo tvrdá spájka. Požadovaný kovový spájkovateľný povlak sa potom získa:
• buď vpaľovaním kovových roztokov buď žiaruvzdorných kovov Mo, Mn, W (s následným poniklovaním), alebo drahých kovov Ag, Au, Pt a pod., • alebo íýzikálnou a chemickou depozíciou, ktorými sa vytvárajú tenké povlaky, napr. Au, Ag, Ni a ich kombinácie.
Výtvorený kovový spájkovací povlak zabezpečí vynikajúcu zmáčavosť povrchu materiálu spájkou, ktorý je inak nezmáčavý.
V stave techniky je známe aj spájkovanie nekovových materiálov (AI2O3, A1N, SiC, Si, Ge, grafit, sklo a pod.) alebo ťažko spájkovateľných materiálov (W, Mo, Ta a pod.) s využitímtzv. aktívnej spájky, ktorá obsahuje malé množstvo aktívneho kovu (napr. Mg, Ba, La, Ti). Priame spájkovanie s využitím tzv. aktívnej spájky je známe napr. z patentovej prihlášky US 2013323530 A1 opisujúcej spájkovanie kovových materiálov s nekovovými, pričom podstatou vynálezu bolo obsiahnutie aktívneho kovu (napr. Ti, Mg a pod.) v spájke na báze Sn-Zn s prídavkom napr. Bi alebo In. Takáto spájka je určená pre nižšie aplikačné teploty od 150 °C do 200 °C. Základom väčšiny aktívnych spájok známych v stave techniky je Sn alebo Pb. Pb je postupne nahrádzané alternatívnymi prvkami, keďže je považované za škodlivé. Sn zas zapríčiňuje znižovanie aplikačnej teploty danej spájky. Takéto spájky teda nie sú priamo porovnateľné so spájkou na báze Bi-Ag s prídavkom Ti podľa tohto technického riešenia.
Samotná zliatina Bi-Ag je ako spájka známa v stave techniky (Spinelli J. E. et al., Microstructure, phases morphologies and hardness oľ a Bi-Ag eutectic alloy ľorhigh temperature soldering applications, Materials & Design, Volume 58, 2014, p. 482-490), nie je ju však možné považovať za aktívnu spájku určenú na spájkovanie nekovových (napr. keramických) alebo ťažko spájkovateľnýchmateriálov.
Vzhľadom na to, aby sa skrátil čas potrebný na vyhotovenie spájkovaného spoja dvoch keramických materiálov alebo spoja keramického materiálu s kovom bez povlakovania, nastala snaha riešiť tento problém technickými prostriedkami. Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisované zloženie mäkkej aktívnej spájky na spájkovanie nekovových materiálov s nekovovými/kovovými materiálmi pri vyššej aplikačnej teplote a jej použitie v metódach ultrazvukového, laserového alebo postupného spájkovania podľa technického riešenia.
Podstata technického riešenia
Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje mäkká aktívna spájka na spájkovanie nekovových materiálov s kovovými/nekovovými materiálmi pri vyšších aplikačných teplotách podľa tohto technického riešenia. Prínos spočíva v tom, že spája vhodný aktívny kov s vhodnou základnou bázou. Ako báza bolo navrhnuté zloženie Bi-Ag, pričom aktívnom kovom je titán. Pokiaľ v aktívnych spájkach známych v stave techniky je bizmut používaný ako legúra s malým celkovým podielom, často pod 10,0 % hmotn., mäkká aktívna spájka podľa tohto technického riešenia používa bizmut v kombinácii so striebrom ako základ spájky.
Spájka na báze Bi-Ag je perspektívnou náhradou spájok za olovnaté spájky pre vyššie aplikačné teploty vo všeobecnosti na spájkovanie kovových materiálov. Spolu s touto bázou boli odskúšané viaceré aktívne kovy. Pri návrhu a výrobe spájky sa použili nasledujúce kritéria: vyrobiteľnosť spájky s aktívnym kovom, prijateľná cena, relatívne nízka toxicita, štruktúrna kompatibilita so základnou bázou Bi-Ag, aktívny kov musí mať dostatočnú reakčnú schopnosť s čo najväčšou škálou spájkovaných materiálov. Za najlepší výber možno považovať legovanie titánom Titán je vo všeobecnosti veľmi reaktívny kov. Má vysokú afinitu ku kysliku a ďalším prvkom, ktoré sú zložkami spájkovaných materiálov. Vprocese spájkovania titán zo spájky reaguje s povrchom spájkovaného substrátu, čo zabezpečuje zmáčavosť a následne vznik pevnej väzby. Pev
S K 8675 Υ1 nosť spojov bola od 20 do 51 MPa, čo je dostatočné pie spájky podobného typu. Podstata technického riešenia spočíva v tom, že mäkká aktívna spájka pozostáva z 0,5 až 5 % hmotn. Ti, 2,5 až 15 % hmotn. Ag, pričom zvyšok je Bi. Spájka tiež môže obsahovať bežné nečistoty a primesi, ako je napríklad meď, hliník, zinok, zvyčajne v stopových množstvách.
Výhody mäkkej aktívnej spájky podľa technického riešenia sú zjavné z účinkov, ktorými sa prejavujú navonok. Vo všeobecnosti možno konštatovať, že spájka podľa tohto technického riešenia je v kombinácii napr. s ultrazvukovou alebo laserovou, alebo aj inou aktiváciou (wave soldering alebo reflow soldering) vhodná na priame spájkovanie keramický ch a iných ťažko spájkovateľných materiálov bez použitia povlakovania a bez použitia taviva. Znižuje sa tak čas potrebný na vyhotovenie spojov, zlepšuje sa hygiena pracovného prostredia a zlepšuje sa ekonomika výroby spájkovaných spojov. Aktívny prvok je dôležitou súčasťou spájky, pretože zabezpečuje zmáčavosť a vznik väzby medzi kovovou spájkou a keramickým materiálom Podstatnou výhodou predmetnej spájky je jej využiteľnosť pri vyšších aplikačných teplotách bez využitia taviva. Vyššia aplikačná teplota predurčuje využiteľnosť tejto spájky najmä v procese postupného spájkovania.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Na obr. 1 je graf znázorňujúci šmykovú pevnosť spájkovaného spoja pri rôznych spájkovaných dvojiciach materiálov.
Príklady uskutočnenia
Jednotlivé uskutočnenia mäkkej aktívnej spájky na báze Bi-Ag s prídavkom Ti a jej použitie v spájkovaní nekovového materiálu s nekovovým/kovovým materiálom podľa technického riešenia sú predstavované na ilustráciu a nie ako obmedzenie. Odborníci poznajúci stav techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú patriť do rozsahu nasledujúcich nárokov na ochranu.
Príklad 1
V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia technického riešenia je opísané zloženie mäkkej aktívnej spájky na báze Bi-Ag s prídavkom Ti. Mäkká aktívna spájka pozostáva z 2 % hmotn. Ti, 11 % hmotn. Ag, pričom zvyšok je Bi.
Príklad 2
V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia technického riešenia je opísané zloženie mäkkej aktívnej spájky na báze Bi-Ag s prídavkom Ti. Mäkká aktívna spájka pozostáva z 3 % hmotn. Ti, 11 % hmotn. Ag, pričom zvyšok je Bi.
Príklad 3
Na spájkovanie keramického materiálu A1N/A1N sa použila aktívna spájka BiAgnTÍ2 v liatom stave. Pri spájkovaní sa spoj ohrieval horúcou doskou za podpory aktivácie ultrazvukom s frekvenciou 40 kHz. Teplota spájkovania bola 370 °C.
Príklad 4
V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia sa na spájkovanie SiC s meďou použila aktívna spájka BiAgnTÍ2 vo forme ingotu. Pri spájkovaní sa spoj ohrieval horúcou doskou za podpory aktivácie ultrazvukom s frekvenciou 40 kHz. Teplota spájkovania bola 370 °C.
Príklad 5
V tomto príklade podľa obrázka 1 sa spájkou BíAgnTia spájkovali rôzne dvojice materiálov a to Cu/Cu, Ni/Ni, AI2O3/CU, ZiCWCli, AIN/Cu, SÍ3N4/CU a SiC/Cu. Dosiahnuté šmykové pevnosti spojov sú znázornené v grafe na obrázku 1.
Priemyselná využiteľnosť
Priemyselná využiteľnosť mäkkej aktívnej spájky na báze Bi-Ag s prídavkom Ti podľa tohto technického riešenia je perspektívnou náhradou spájok za olovnaté spájky pre vyššie aplikačné teploty. Uplatnenie môže nájsť v elektronickom, elektrotechnickom, ale aj v automobilovom priemysle. Môže sa použiť pri postupnom
S K 8675 Υ1 spájkovaní v progresívnych technológiách zapuzdrovania, ako napr. technológie: Balí Gid Array (BGA), Flip-Chip technology (C4), Chip-Scale-Package (CSP) alebo Multi-Chip Module (MCM).
Claims (1)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Mäkká aktívna spájka, vyznačujúca sa tým, že pozostáva z 0,5 až 5 % hmotn. Ti, 2,5 až 15 % hmotn. Ag, pričom zvyšok je Bi.5 2. Použitie mäkkej aktívnej spájky na báze Bi-Ag s prídavkom Ti podľa nároku 1 na priame alebo postupné spájkovanie kontaktným ohrevom a zároveň ultrazvukom alebo laserom nekovových materiálov s nekovový mi/ko vo vý mi materiálmi.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK42-2019U SK8675Y1 (sk) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | Mäkká aktívna spájka na báze Bi-Ag s prídavkom Ti a jej použitie |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK42-2019U SK8675Y1 (sk) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | Mäkká aktívna spájka na báze Bi-Ag s prídavkom Ti a jej použitie |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK422019U1 SK422019U1 (sk) | 2019-09-03 |
SK8675Y1 true SK8675Y1 (sk) | 2020-02-04 |
Family
ID=68108758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK42-2019U SK8675Y1 (sk) | 2019-04-05 | 2019-04-05 | Mäkká aktívna spájka na báze Bi-Ag s prídavkom Ti a jej použitie |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK8675Y1 (sk) |
-
2019
- 2019-04-05 SK SK42-2019U patent/SK8675Y1/sk unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK422019U1 (sk) | 2019-09-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR970010891B1 (ko) | 고온의 무연 주석 기재 납땜 조성물 | |
Bae et al. | Microstructure and adhesion properties of Sn–0.7 Cu/Cu solder joints | |
MXPA04005835A (es) | Soldadura blanda sin plomo. | |
Cheng et al. | Intermetallic compounds formed during the reflow and aging of Sn-3.8 Ag-0.7 Cu and Sn-20In-2Ag-0.5 Cu solder ball grid array packages | |
SK8675Y1 (sk) | Mäkká aktívna spájka na báze Bi-Ag s prídavkom Ti a jej použitie | |
SK352019A3 (sk) | Mäkká aktívna spájka na báze Bi-Ag s prídavkom Ti a jej použitie | |
Abdullah et al. | Role of Cu percentage in the Sn-x Cu alloy on the mechanical performance at Sn-x Cu/ENIG interface produced by laser soldering | |
SK402020A3 (sk) | Mäkká aktívna spájka na báze Zn s prídavkom Mg a Sr pre vyššie aplikačné teploty a jej použitie | |
SK9070Y1 (sk) | Mäkká aktívna bezolovnatá spájka na báze Zn pre vyššie aplikačné teploty a jej použitie | |
SK1392018A3 (sk) | Mäkká aktívna spájka na ultrazvukové spájkovanie nekovových a kovových alebo dvoch nekovových materiálov pri vyšších aplikačných teplotách | |
SK8575Y1 (sk) | Mäkká aktívna spájka na ultrazvukové spájkovanie nekovových a kovových alebo dvoch nekovových materiálov | |
SK50322016U1 (sk) | Mäkká aktívna spájka a spôsob spájkovania | |
SK9940Y1 (sk) | Mäkká aktívna spájka na báze Zn s prídavkom Mg a Ti, prípadne Al a spôsob spájkovania | |
SK288500B6 (sk) | Mäkká aktívna spájka a jej použitie | |
SK8133Y1 (sk) | Mäkká bezolovnatá aktívna spájka a spôsob spájkovania | |
SK289191B6 (sk) | Aktívna spájkovacia zliatina na báze Sn legovaná Sc | |
Xia et al. | Effect of Aluminum Concentration on the Interfacial Reactions of Sn-3.0 Ag-x Al Solders with Copper and ENIG Metallizations | |
SK9660Y1 (sk) | Aktívna spájkovacia zliatina na báze Sn legovaná Sc | |
SK1112022U1 (sk) | Mäkká aktívna spájka na báze Sn a Ag s prídavkom vanádu a spôsob spájkovania | |
SK702014A3 (sk) | Mäkká spájka na báze bizmut-striebro s prídavkom lantánu | |
CN109175573A (zh) | 一种Cu-Ni合金化基板与无铅钎料的焊点及其制备方法 | |
Wu et al. | Intermetallic reactions in a Sn-20In-2.8 Ag solder ball-grid-array package with Au/Ni/Cu pads | |
Qu et al. | Effect of Interval Aging Mode on IMC Growth between Low Ag Content Sn-0.3 Ag-0.7 Cu-0.5 Bi-Ni and Cu Substrate | |
SK500572017A3 (sk) | Mäkká bezolovnatá aktívna spájka a spôsob spájkovania | |
KR102685941B1 (ko) | 전자장치 적용을 위한 무연 땜납 합금 |