Claims (3)
- I Изобретение относитс к области пайки, в частности к способам диффузионной пайки, и может быть использо вано в различных отрасл х техники дл повышени термостойкости па ных соединений . Известен способ диффузионной пайк деталей, при котором производ т диффузионную выдержку при температуре пайки дл выравнивани состава шва с составом па емых материалов flj. Это способ особенно эффективен при образовании твердых растворов между компонентами припо и па емого мате .риала. В некоторых случа х этот способ позвол ет увеличить жаростойкость соединений за счет образовани химического соединени между компонентом депрессантом припо (компонентом, снижающим температуру плавлени спла ва) и па емым материалом,ра.стёор ю-щимс в припое . Недостатком описанного способа вл етс то; что компоненты припо остаютс в зоне соединени . Во вногих случа х это приврдит к снижению кор розионной стойкости, хрупкости или ухудшению физических свойств соедин ни . Известен способ, получени па ных соединений, при котором .после пайки производ т нагрев па ного издели в вакууме до температуры испарени компонентов припо , ведущих к охруп чиванию соединени 3. Недостатком способа Явл етс его узка поименимость.к припо м с высокой упругостью пара. , Наиболее близким техническим рещением к изобретению вл етс способ пайки полупроводниковых пластин, при котором производ т сборку, нагрев в вакууме или защитной атмосфере, заполнение па емого .зазора расплавленным припоем, раствор ющим в себе па емый материал, и принудительное диффузионное выведение из шва компонента-депрессанта . I Выведение компонента-депрессанта из расплава шва осуществл ют путем электропереноса, -т.е. за счет диффузионной миграции ионов основного материала- и припо в разные стороны под действием посто нного электричес кого пол . Недостатком способа вл етс низка эффективность в случае пайки деталей из материала с высокой проводимостью и при малом эффективном зар де компонента-депрессанта в расплаве шва. Целью изобретени вл етс расширение возможностиудалени из па ного шва заданного компонента. Поставленна цель достигаетс тем что в контакте с па емым зазором размещают навеску вспомогательного материала , св зывающего компонент-депрессант припо в химическое соединение. Сущность способа заключаетс в следующем. - При нагреве собранных деталей до температуры пайки припой заполн ет па емый зазор и раствор ет в себе поверхностные слои па емого материала. При полном заполнении зазора припоем Последний смачивает размещенную в контакте с зазором навеску материала,вступаю1дег&в химическую реакцию с компонентом-депрессантом припо .В контакте с навеской расплавленный припой обедн етс компонентом-депрессантом и за счет образовавшегос градиента концентрации начинаетс диффузионный пе ренос депрессанта к поверхности.вспо могательного материала. Вследствие переноса депрессанта к поверхности вспомогательного материала и св зыва ни его в химическое соединение па ный шов обедн етс этим элементом и кристаллизуетс при температуре пайки . Жаростойкость соединени возрастает , причем в шве остаетс минималь ное количество депрессанта, слабо вли ющее на физические параметры па ного соединени . На чертеже показаны этапь (а,б,в) протекани процесса пайки. Способ по сн етс примером, в котором производилась пайка двух кремниевых пластин алюминиевым припоем. Соедин емые поверхности пластин крем ни диаметром 40 мм обрабатывали механически шлифовкой на микропорошке М 10и травили по стандартной методике . Затем пластины складывали соедин емыми поверхност ми в композицию 1 (этап а ) и помещали в специальную графитовую карсету. Графитова кассета удерживала навеску алюмини 2 (этап а) массой 30 мг сверху композиции , а также удер хивала навеску молибдена 3 (этап d ) в виде параллелепипеда массой 60 мг снизу композиции. Загруженную таким образом кассету помещали в трубчатую печь сопротивлени вакуумной установки.- По достижении вакуума не хуже композицию равномерно нагревали до температуры и выдерживали 15 мин. При этом навеска алюмини плавилась и под действием капилл рных сил вт гивалась в капилл рный зазор между пластинами , образу прослойку жидкой фазы кремний-алюминий Ц (этап б ) между спаиваемыми пластинами. По ок;ончании процесса заполнени капилл рного зазора, который продол- жалс не более 1 мин, жидка фаза Ц (этап 5 ) контактировала на нижней кромке композиции 1 (этап 5 ) с тугоплавким металлом 3 (этап 5) и вступала с ним в активную химическую реакцию. 3 результате реакции алюминий выт гивалс из капилл рного зазора на молибденовую навеску 3 (этап 8 ), образу на ней продукт химической реакции 5 (этап&/. Капилл рный зазор при этом закристаллизовывалс . спаива пластины в единое целое с об- разованием шва 6 (этап 6 ). Затем печь выключали и производили охлаж дение в режиме выключенной печи. Температурные испытани структур показали, что соединение пластин, полученное по предложенному способу, выдерживает многократный нагрев до . Причем резкое-охлаждение структур от максимальной до комнатной температуры не приводит к нарушению соединени . Металлографический анализ соединительных швов полученных структур показал, что толщина их составл ет 510 мкм и они не содержат включений второй фазы. Приведенные данные свидетельствуют о высоком качестве пайки полупроводниковых пластин предлагаемым способом. Формула изобретени Способ пайки, при котором производ т сборку, нагрев в защитной атмос59 фере или вакууме, заполнение па емого зазора расплавленным припоем,растврр ющим в себе па емый материал, и принудительное диффузионное выведение- из шва компонента-депрессанта, отличающийс тем, что, с целью расширени возможности удалечи из па ного шва заданного компонента , в контакте с па емым зазором размещают навеску.вспомогательного материала, св зывающего компонентдепрессант припо в химическое соединение . 8 Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Лашко Н.Ф. Лашко-Авак н С.В. Пайка металлов, М., Машгиз, 1959 с. 322-32. - I The invention relates to the field of soldering, in particular to methods of diffusion soldering, and can be used in various fields of technology to improve the heat resistance of soldered joints. There is a known method of diffusion soldering of parts, in which diffusion exposure is carried out at the soldering temperature to equalize the composition of the seam with the composition of the soldered materials flj. This method is especially effective in the formation of solid solutions between the components of the solder and the melted material. In some cases, this method allows to increase the heat resistance of the compounds due to the formation of a chemical compound between the component of the solder depressant (the component that lowers the melting point of the alloy) and the fusing of the material in the solder. The disadvantage of the described method is that; that the solder components remain in the joint zone. In many cases, this will reduce the corrosion resistance, fragility or deterioration of the physical properties of the compound. There is a known method of producing solder joints, in which after soldering a heated product is produced in vacuum to the evaporation temperature of the solder components, leading to embrittlement of compound 3. The disadvantage of the method is its narrow range. It is suitable for solids with high vapor pressure. The closest technical solution to the invention is a method of soldering semiconductor wafers, in which it is assembled, heated in vacuum or a protective atmosphere, filling the melted gap with molten solder dissolving the material to be melted and forcing the diffusion component out of the seam. depressant. I Removal of the depressant component from the weld melt is carried out by electromigration, i.e. due to the diffusion migration of the ions of the base material and solder in different directions under the action of a constant electric field. The disadvantage of this method is low efficiency in the case of soldering parts from a material with high conductivity and with a small effective charge of the depressant component in the weld melt. The aim of the invention is to expand the possibility of removing the specified component from the seam. The goal is achieved by placing a sample of auxiliary material in contact with the gap and connecting the solder-depressant component to the chemical compound. The essence of the method is as follows. - When the assembled parts are heated up to the soldering temperature, the solder fills in the gap and dissolves the surface layers of the material in it. When the gap is completely filled with solder, the latter wets the sample of material placed in contact with the gap, enters the chemical reaction with the component-depressant solder. In contact with the sample, the molten solder depletes the component-depressant and due to the concentration gradient formed, diffusion transfer of the depressant to the surface begins . powerful material. Due to the transfer of the depressant to the surface of the auxiliary material and its binding to the chemical compound, the weld seam is depleted of this element and crystallizes at the brazing temperature. The heat resistance of the compound increases, with the minimum amount of depressant remaining in the seam, which has little effect on the physical parameters of the solder joint. The drawing shows a step (a, b, c) of the soldering process. The method is illustrated by an example in which two silicon wafers were soldered with aluminum solder. The connected surfaces of the cream plates with a diameter of 40 mm were mechanically polished on M 10 micropowder and etched according to standard methods. Then the plates were folded with connected surfaces into composition 1 (step a) and placed in a special graphite carcass. The graphite cassette held a weight of aluminum 2 (stage a) weighing 30 mg on top of the composition, and also held a weight of molybdenum 3 (step d) in the form of a parallelepiped weighing 60 mg on the bottom of the composition. The cassette loaded in this way was placed in a tubular furnace of the resistance of the vacuum unit. After reaching the vacuum, the composition was not worse than the mixture was heated to the temperature and kept for 15 minutes In this case, the aluminum sample melted and under the action of capillary forces it was drawn into the capillary gap between the plates, forming a layer of the liquid phase silicon-aluminum C (stage b) between the brazed plates. After capping the capillary gap filling process, which lasted no more than 1 minute, the liquid phase C (step 5) contacted the lower edge of composition 1 (step 5) with the refractory metal 3 (step 5) and entered with it into the active chemical reaction. 3, as a result of the reaction, aluminum was pulled out of the capillary gap onto the molybdenum weighed 3 (step 8), forming the product of a chemical reaction 5 (step & /. The capillary gap then crystallized the solder of the plate together with the formation of the seam 6 ( stage 6). Then the furnace was turned off and the cooling was performed in the off-furnace mode.Temperature tests of the structures showed that the connection of the plates, obtained by the proposed method, can withstand multiple heating up to. The temperature does not lead to a violation of the connection.The metallographic analysis of the connecting seams of the structures obtained showed that their thickness was 510 µm and they did not contain inclusions of the second phase.The data indicate high quality of the soldering of semiconductor wafers by the proposed method. assembling, heating in a protective atmosphere or vacuum, filling the gap of the gap with molten solder, dissolving the melted material in it, and forced diffusion This removal is from the seam of the depressant component, characterized in that, in order to expand the possibility of removing the specified component from the seam, in contact with the gap of the joint, a weight of auxiliary material connecting the component depressant to the chemical compound is placed. 8 Sources of information taken into account during the examination 1.Lashko N.F. Lasko-Avak n S.V. Soldering of metals, M., Mashgiz, 1959 p. 322-32.
2.Лашко Н.Ф. Лашко С.В. Пайка металлов. М., Машиностроение,1967, ,с. 160-175. ,2.Lashko N.F. Lashko S.V. Soldering metals. M., Mashinostroenie, 1967, p. 160-175. ,
3. Авторское свидетельство СССР № , кл. В 23 К 1/02, 01.0.72. t. Акцептованна за вка Великобритании № 1328185, кл. В 3 R (В 23 К 1/00), опублик. 30.08.73 (прототип).3. USSR author's certificate №, cl. B 23 K 1/02, 01.0.72. t. Accepted for Great Britain No. 1328185, cl. B 3 R (B 23 K 1/00), published. 08/30/73 (prototype).
ffff
J- ///Л////ЛJ- /// L //// L