SU1724612A1 - Стеклоприпой - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к стеклоприпо-  м, используемым дл  пайки керамических изол торов из корундовой или алюмооксид- ной керамики с прецизионными сплавами, в частности дл  получени  вакуум-плотных металлокерамических узлов в корпусах, предназначенных дл  полупроводниковых приборов. Цель - упрощение технологии и повышение значений наработки на отказ при сохранении механической прочности спа . Стеклоприпой содержит следующие компоненты, мас.%: 5(02 42-56,6; 8263 19,4-27; Na20 1,5-2; Li20 15-18; ZnO 3-4; «20 0,5-0,85; А120з 2-3; Nd203 2-3. Стекло- припой получают по керамической технологии . КТР стекла (101,6-106,6) 1/град, температура деформации 500-520°С, температура пайки 850-950°С, герметичность спа  при минимальном потоке гели  1 Па м3/с из 5 шт. - 5, наработка на отказ (число циклов изменений температуры среды от (-60 до 190°С) при веро тности безотказной работы от 0,98 до 120-126 циклов. 1 табл. (Л С

Description

Изобретение относитс  к стеклоприпр-  м, используемым дл  пайки керамических изол торов из корундовой или алюмооксид- ной керамики с прецизионными сплавами, в частности дл  получени  вакуум-плотных металлокерамических узлов в корпусах, предназначенных дл  силовых полупроводниковых приборов (СПП).

Известен стеклоприпой, содержащий, мас.%:

А 20з23,7;

Si0242,8;

МпО21,1;

Мп3-4;

Мо 9,0, дл  вакуум-плотного соединени  корундовой керамики с прецизионными сплавами. Коэффициент линейного расширени  этого стеклоприпо  составл ет

5,37 10 1/град в интервале температур 20-900°С.

К недостаткам стеклоприпо  следует отнести высокую температуру пайки (1300- 1360°С), что приводит к необходимости использовани  высокоогнеупорной оснастки и большим энергозатратам.

Наиболее близким по составу к предлагаемому  вл етс  стекло, содержащее, мас.%:

SiC-234-50;

В20з11-21;

N3204-9;

Li202-6;

ZnO4-12;

К202-6;

А 20з2-25;

СаО0-4;

4 Ю 4 О.

Ю

BaO1-5;

ТЮ22-6,

используемое в корпусах полупроводниковых приборов в качестве электропроводных герметиков.

Недостатком известного стекла  вл етс  усложненный технологический процесс его приготовлени  (получение стекла) и сниженное значение наработки на отказ.

Целью изобретени   вл етс  упрощение технологии изготовлени  стеклопри- по , повышение значени  наработки на отказ при сохранении механической прочности спа .

Указанна  цель достигаетс  тем, что стеклоприпой дл  вакуум-плотного соединени  керамики с металлом, включающий SiOa, В20з, Na20, Li20, ZnO, teO, AlaOs, дополнительно содержит Nd2U3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Si0242,0-56,6

В2 Эз19,4-27,0

N3201,5-2,0

Li2015,00-18,15

ZnO3-4

К200,50-0,85

А120з2-3

Nd20s2-3

Дл  получени  предлагаемого стекло- припо  было приготовлено три состава, содержащих компоненты в соотношении, указанном в таблице. Подготовку материалов дл  приготовлени  стеклоприпо  производили на оборудовании способами, используемыми в керамической промышленности дл  приготовлени  порошков и глазурей. Технологический процесс приготовлени  стеклоприпо  заключаетс  в следующем: смешение предварительно измельченного кварцевого песка, полевого шпата с остальными компонентами мокрым способо м до удельной поверхности (4-5) 103см /г, сушка при 150 ±50°до нулевой влажности, просев через сито № 0045.

В зависимости от конфигурации па ного узла стеклоприпой примен ют в виде пасты или отпрессованных колец. Дл  получени  пасты приготовленный порошок смешивали с органической св зкой, в качестве которой использовали раствор колок- силина в изоамилацетате. Плотность пасты должна быть 2,2-2,5 г/см3. Пайку полученным стеклоприпоем производили на макет- ных образцах корпусов СПП в среде формиргаза в соотношении водород:азот 1:Зпрй850-950°С.

Увеличение количества выше указанных пределов дополнительно вводимого оксида неодима Nd2U3 приводит к увеличению скорости остекленени , за счет чего по вл етс  внутреннее напр жение в па ном шве, нет сцеплени  стеклоприпо  с металлом, что приводит к нарушению герметичности металлокерамических узлов, а уменьшение

его количества приводит к росту температуры пайки.

Введение оптимального количества оксида неодима (2-3 мас.%) позвол ет получить стабильный интервал растекани 

0 (850-950°С) предлагаемого стеклоприпо  по сравнению с известным и улучшить сцепление металла со стеклоприпоем. Это дает возможность при получении стеклоприпо  исключить процесс фриттовани  его с по5 следующим измельчением, сохран   при

этом механическую прочность спа , а также

повысить значение наработки на отказ при

веро тности безотказной работы 0,98.

Спа нные макетные образцы корпусов

0 СПП подвергали испытани м. По результатам испытаний образцы, спа нные стекло- припоем предлагаемого состава, соответствуют техническим услови м на корпуса керамические СПП,

5В таблице приведены сравнительные

характеристики предлагаемого и известного составов стеклоприпо . Из таблицы видно , что известный состав не может обеспечить гарантийной наработки на от0 каз, выдерживает количество теплосмен меньше, чем предложенный состав. Кроме того, приготовление предлагаемого состава исключает из технологического процесса получени  стеклоприпо  предварительное

5 фриттование при 1250°С и последующее его измельчение, что обеспечивает экономию энергетических и трудовых затрат на 10- 15%, а также возможность отказатьс  от высокотемпературной печи дл  варки стек0 ла (фриттовани ) и оборудовани  дл  измельчени  фритты. Сохран етс  механическа  и термическа  прочность спа .

Стеклоприпой дает возможность иск5 лючить применение серебросодержащего припо  при изготовлении металлокерамических узлов корпусов СПП.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Стеклоприпой, преимущественно, дл 

   0 вакуум-плотного соединени  алюмооксид- ной или корундовой керамики с металлом, сплавов с керамикой, включающий Si02, В20з, N320, Li20, ZnO, K20, , отличающийс  тем, что, с целью упрощени 

   5 технологии и повышение значений наработки на отказ при сохранении механической прочности спа , он дополнительно содержит Nd2U3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   SI0242,0-56,6

   Прочность спа  трубки управл ющего вывода , кН0,85

   Наработка на отказ число циклов изменений температуры среды от минус 60 до+190°С) при веро тности безотказной работы 0,98 124

   Герметичность при минимальном потоке гели  1 -КГ Па-м3/с, . из 5 шт. 5

   0,85

   0,75

   0,65

   126

   120

   105