SU1706788A1 - Способ пайки германи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к пайке, в частности к способам пайки монокристаллического германи . Цель изобретени  - повышение прочности па ного соединени . На па емую поверхность германи  напыл ют в вакууме технологическое покрытие из меди толщиной 4-6 мкм, производ т отжиг в вакууме при 300-350°С в течение 90-120 мин и последующую пайку низкотемпературным припоем. При указанном режиме обработки технологическое покрытие прочно соедин етс  с германием без образовани  на поверхности труднопа емых германидов. Это обеспечивает повышение прочности па ных соединений. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к пайке, в частности к способам подготовь ;РП-ЧОСТИ детали к пайке.

Известны способы паГ ки труднопа емых материалов, при которых производ т облуживание па емых материалов редкоземельными металлами в вакууме грмообра- ботку и последующую пайку припо ми на основе этих материалов. Недостатком способа при пайке монокристаллического германи   вл етс  высока  температура отжига, привод ща  к изменению оптических характеристик германи .

Наиболее бли. техническим решением к предлагаемому  вл етс  способ пайки , при котором на па емые поверхности термовакуумным нап.- нием нанос т слой покрыти , производ т его отжиг в вакууме и па ют. В качестве покрыти  используют палладий, никель, медь, платину.

Использование данного способа при пайке монокристаллического германи  невозможно , так как отжиг нанесенного покрыти  осуществл етс  при температуре.

превышающей температуру плавлени  германи .

Цель способа - повышение прочности па ного соединени  монокристаллического

германи .

Поставленна  цель достигаетс  тем. что в предлагаемом способе пайки, заключающемс  в предварительном напылении на поверхность монокристаллического германи  сло  меди, его отжиге в вакууме и последующей пайке , нанос т слой меди толщиной 4...6 мкм, а отжиг про вод т в вакууме в течение 90... 120 мин при температуре 573...623 К

Выбор толщины напыл емого сло  меди определ лс  экспериментально. Слой меди толщиной менее 4 мкм не позвол ет получить хорошо смачиваемую припоем па емую поверхность германи , отожженного при указанных температурно-рременных режимах. Это св зано с тем, что при вакуумном отжиге медное покрытие толщиной до 4 мкм в результате диффузии полностью переходит в гермзнид меди, который не смачиваетс  припоем. С увеличением толщины

rV)

С

vi о

о VJ

00

со

покрыти  от 4 до 6 мкм при указанных тем- пературно-временных параметрах отжига не весь слой меди диффундирует в германий В результате на поверхности детали остаетс  слой чистой меди, имеющий с одной стороны хорошее сцепление с германием , с другой обеспечивающий хорошее смачивание поверхности припоем.

Увеличение толщины покрыти  свыше 6 мкм сопровождаетс  его отслаиванием от подложки в процессе напылени  из-за увеличени  остаточных напр жений в нэпы- ленном слое.

Выбор температуры и времени отжига напыленного покрыти  определ лс  прочностью па ного соединени . При темперэ- туре отжига ниже 573 К при всех изотермических выдержках прочность па ных соединений низка , так как диффузионные процессы при данных температурах проход т лишь частично и не обеспечивают адгезионной прочности покрыти  с подложкой.

Повышение температуры отжига до 573-623 К при выдержках в течение 1,5-2 ч обеспечивает достаточную прочность па ного соединени  монокристаллического германи : оъ 4,2-4,8 МПа.

Подъем температуры отжига выше 623 К недопустим из-за изменени  оптических свойств германи .

Уменьшение времени отжига до 1 ч при тех же температурах 573 и 623 К снижает прочность па ных соединений (ОЬ) до 3 МПа. так как продолжительность не обеспечивает полного прохождени  диффузионных процессов

Повышение изотермической выдержки свыше 2 ч не вызывает заметного роста прочности па ных соединений, что свидетельствует о заверм- ении процесса диффузии при данных температурах

Предлагаемый способ пайки монокристаллического германи  реализован следующим образом

П р и м е р 1 Поверхность детали из монокристаллического германи  перед нанесением покрыти  подвергали обезжириванию ацетоном с последующей промывкой

спиртом. Затем деталь закрепл ли в приспособлении вакуумной камеры установки дл  термовакуумного напылени  ВУП-4. Испар емым материалом служила медь марки

М1, которую помещали на испаритель установки . Камеру герметизировали и создавали разрежение (1,33 КГ2 Па). Процесс термовакуумного напылени  вели до образовани  покрыти  заданной толщины 4-6

мкм. После окончани  процесса нанесени  сло  камеру разгерметизировали и деталь извлекали. Далее деталь с нанесенным медным покрытием подвергали термодиффузионному отжигу в вакуумной печи типа

СШВЛ по режиму: температура Т 625 К, врем  выдержки т 2 ч. Остаточное давление составл ло 1.33- Па.

Дл  испытани  на прочность па ного соединени  к поверхности с покрытием,

прошедшим отжиг, припаивали медные стержни припоем ПОС-61. Полученные па ные соединени  испытывали на раст жение . Величина прочности при этом составила съ - 4,8 МПэ, а разрушение происходило с вырывом основного материала. Примеры 2-7 сведены в таблицу и отличаютс  от примера 1 толщиной покрыти  и режимами термической обработки.

Применение предлагаемого способа

пайки монокристаллического германи  позвол ет получить па ное соединение широко используемыми припо ми на основе олова и свинца при температуре пайки, характерными дл  данных составов припо ;

прочность соединени  находитс  на уровне прочности монокристаллического германи  и составл ет 4-4,8 МПа.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ пайки монокристаллического германи , при котором на па емую поверхность напыл ют технологическое покрытие, производ т отжиг в вакууме и пайку низко температурным припоем, отличающийс  тем, что. с целью повышени  прочности па ного соединени  монокристаллического германи , в качестве покрыти  используют медь толщиной 4-6 мкм, а отжиг производ т при температуре 300-350°С в течение 90-120 мин.