|
| |
|
Слаботочка Книги 1. Пайка магниевых сплавов по покрытию меди, никеля или серебра в аргоне, активированном парами хлористого аммония. В качестве припоев используют сплавы с Гпл = гт-ЗОО С (например, оловянно-свинцовые). Нагрев и охлаждение производят в атмосфере аргона, содержащего пары хлористого аммония. Использование среды обеспечивает затекание припоя в зазор, качественное удаление окислов. Обработка поверхности после пайки не Требуется. Предел прочности соединений 40-50 МПа. 2. Панка с использованием припоев-паст на основе галлия. Процесс пайки можно осуществлять в среде аргона и азота. Припои-пасты состава, приведенного в табл. И,легко наносятсяи и. Припом-ласты на основе гал.гия для nailKB магниевых cn.ianos
При 20 С. Обе паяемые поверхности с нанесенным припоем приводят в контакт, который надо сохранить в процессе пайки. Соединения, полученные этим методом, обладают достаточной герметичностью, предел прочности соединений внахлестку до 50 МПа. Отмечается нестабильность механических характеристик. Содержание галлия в составе паст дает возможность получать температуру распайки значительно более высокую, чем температура пайки. Особенность этого метола иайкн заключается также в возможности получения паяных соединений при 150-600 С, что расширяет диапазон применения пайки. 3. Контактно-реактивная пайка магниевых сплавов Соединение деталей этим методом осуществляют с применением промежуточных прокладок металлов-припоев, образуюши X эвтектики с магнием. В качестве припоев целесоо1>азно использовать мед[. или никель (толщиной примерно 20 мкм). Процесс осуществляют в нсйтраи.ной среде, азоте или вакууме при обеспечении постоянного поджатия в процессе пайки Температура пайки 450- 600 С. Предел прочности соед;нений внахлестку не превышает 30-50 .МПа. Разновидностью этого метода пайки является контактно-реактивная пайка сопротивлением с удалением жидкой фазы. Этим методом соединяют изделия встык. Продолжительность нагрева составляет доли секунды (например, для детали диаметром 10 мм время нагрева при пайке 0,45 с). Этот метод обеспечивает получение высокопрочных соединений.сохранение чистоты соединяемых поверхностей и в значительной степени свойств основного металла. Характер коррозионного разрушения паяных соединений магниевых сплавов отличается от коррозноннсго разрушения других материалов. Шов является катодным участком вследствие низкого электродного потенциала магния, в результате чего разрушению подвергается основной материал, .i ие паяное соединение. Для предотвращения и уменьшения коррозии после пайки детали анодируют (под окраску) в электролите состава, г/л 280 кислого фтористого аммония, 70 двухрсмовокислого натрия. 65 ортофосфорной кислоты. Температура ванны 70-80С, продолжительность обработки 30-40 мин, плотность тока 5-6 А/дм. РавномеИ1ую, устойчивую к истиранию и поддающуюся полированию поверхностную пленку, которая (после дополн)1те.тьного воскования) обладает высокой коррозионной стойкостью в средах с большой относительной в.:аж еостью, дает обработка магниевых изделий (после пайки) в ванне следующего состава (массовые доли), % 0,5-3.0 азотной кислоты; 0,2-3.0 плавиковой кислоты, 2-20 трехокиси хрома, 0,5-5,0 ортофосфорной кислоты. Ванна работает при низких температурах, время обработки 2- 10 мин В атмосфере воздуха эти меры защиты обеспечивают достаточную устойчивость магниевых сплавов против коррозионного разрушения. Список литературы 1 Беляков и. т., Борисов Ю. д. Основы космической технологии М.: Машиностроение. 1980. 184 с. 2. Вологдин Е. В., Кущ Э. В. Индук-иионная пайка. Л,1 Машиностроение.-1979. 60 с. 3, Гржимальский Л, Л>, Ильев-сини и. И, Технология и оборудование nailK)j. Машин остроен не 1979. 240 с- -1. Журавлев В. П., Николаева О. Н. Машиностроительные стали. Справочник, М.- Машиностроение, 1У31. 391 с. fi, К.чочко Н. А. Основы технология пайки и термообработки твердосплавного инструмента. М.: Металлургия, 1981. 200 с. 6 Лашко Н. Ф., Лашко с. В. Пайка металлов. М.: Машиностроение, 1977. 328 с. 7, Петрунин И. Е., Маркова И, Ю., Бкатова А. С. Металловедение пайки. М.: Металлургия, 1976. 264 с. 8 Петрунин И. е.. Шеин ю. ф., Москаленко А. П. Влияние режимов пайки н термообработки на свойства соединений стали 20. - В кн.: Пути повышения качества, долговечности н надежности свариы.\ и паяных изделий. М,: А1ДПТП,- 1980. 20и с. 9 Петрунин И. £., Шеин Ю. ф Ермаков В. А. Исследования по технологии пайки нержавеющей стали 20X13. ~ В ки.: Пайка в машиностроении, Омск: ОДТ, 1980. 208 с. 10. Петрунин И. е.. Мороз П. К.. Шеин ю. ф. Пайка при производстве крупногабаритных строительи ых метал -локонструкций. М. Стройиздст. I9S0. 149 с. 1. Смирнов Г. Н. Прогрессивные способы пайки алюминия. М.; Металлургия, 1981. -240 с, 12. Справочник по пайке/Под ред. С. Н. Лоцманова, И. Е. Петрунина, В. П. Фролова. М.; Машиностроение, 1975. 407 с. 13. Сторчай е. И- Флюсовая пайка алюминия, М.: Металлургия, 1980. 124 с. 14. Хряпин в, е. Справочник паяль* щика. М.; Машиностроение, 1981. 349 а 15. Шеин Ю. Ф. Особенности бес флюсовой пайки низкотемпературными припоями. - В кн,: Надежность и каче ство паяных изделий. М,: 1982. 302 с. 6. Шибалов М. В. Пайка с крнстал> лизацией под давлением. М.; Металлур гая. 1980, 68 с. ПАЙКА ПОЛУПРОВОДНИКОВ, ГРАФИТА И ДРУГИХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Пайка полупроводников Поверхность изделия из полупроводника, подлежащую пайке, предварительно облуживают в расплаве припоя с помощью ультразвукового паяльника, способом гальванического покрытия (никелирование, золочение). Пайку производят в печах с контролируемой средой (нейтральной, восстановительной), в вакууме или методом сопротивления предварительно об-луженных поверхностей. При соединении издели11 с уже готовым переходом требуется строго выдерживать температуру нагрева, для чего применяют терморегуляторы. Пайку тонких электрических выводов можно осуществлять на воздухе микропаяльниками с использованием защитных или активных флюсов (спиртового раствора канифоли, флюса на сс1юве хлористого цинка и хлористого аммония). После флюсовой пайки изделие промывают деионизированной водой и сушат. Для получения электрических контактов малой площади выводы присоединяют с помощью связи, состоящей из металлического порошка компонентов припоя (олова, свинца, кадмия, алюминия, индия, сурьмы, фосфора) с разлагающейся при нагреве органической добавкой (смесь нитроцеллюлозы с буткдацетатом). В производстве полупроводников операции по сборке изделия под пайку выполняют Б сборочных линейках, имеющих контролируемую атиюсферу и состоящих из нескольких соединенных между собой скафандров, в которые подается воздух или азот определенной температуры и влажности При пайке полупроводниковых материалов припои должны образовывать электронно-дырочный переход или невыпрямляющнй омический контакт. В производстве германиевых и крем- ниевых приборов в качестве основы припоев применяют алюминий, индий и сплавы на основе олова и свинца. Для создания в месте контакта проводимости электронного типа в основу припоев в качестве примесей вводят фосфор, мышьяк, сурьму и висмут. Для обеспечения невыпрямляющего омического контакта в основу припоев добавляют бор и галлий. При создании переходов и омических контактов на интерметаллических соединениях применяют олово, висмут, сурьму, цинк, кадмий и др. Пайку полупроводников используют как при внутреннем монтаже приборов - припайка токоотводов, напайка перехода на кристаллодержа-тель, так и при наружном монтаже - припайка внешних выводов, герметизация. Состав припоев влияет на электрические пара.метры паяемых приборов, поэтому при выборе припоев следует учитывать их электрофизические свойства, например электропроводность, температурный коэффициент линейного расширения. Составы припоев, используемых для низкотемпературной пайки полупроводников, приведены в табл. 1. Для пайки полупроводников применяют также припои-пасты на основе галлия. Для обеспечения надежности смачивания контактной поверхности используют ультразвук. Составы при- 1. Составы низкотемпературных припоев, применяемых при пайке германия и кремния
2, Составы припоев и режимы пайки германия и кремния Пайемые материалы Состав! припоя (массовые доли), % Режим пайки Температура, °С Время, мин Среда Применение, особенности процесса Кремний п-типа РЬ - 63; Sn - 35,5; Sb ~ 1,5 97; Sb - 1,5; Nl - 1.5 720 - 730 Алюминий Силумин Ag - 97: РЬ - 2; Sb - 1 12 - 13 Флюс Вакуум 6. 10- Кремниевые вентили Кремний Золото (контактно-реактивная пайка) Интегральные схемы Арсенид галлия -f- f никель и кремний -Ь никель Ga 39,6; Sn 4.4; Си (порошок) - 56 Нагрев лучом лазера Кремний КЭФ -f + ковар 29НК Стекло C48-I ил i Пирекс Аргон 400 - 450 20-25 Пайка в два этапа: 1) стекло с коваром; 2) стекло-кова-ровый узел о кремнием и = 800-h 1000 В Германий -f платина Sn - 99; Bi 1 Водород поев И режимы пайки германия и кремния Приведены в табл, 2. В качестве флюсов используют спиртовые и водные растворы хлористого цинка и Хлористого ам.мония или вазелиновые пасты (бескислотные флюсы - раствор канифоли в спирте). При высокотемпературной пайке применяют флюсы на основе буры. Паяемость полупроводников на основе твердых растворов халькогени-дов сурьмы и висмута зависит от следующих факторов: способа произведена полупроводников (экстр\ зил. прессование, зонная плавка), технологии подготовки поверхности, состава при-леев, режима пайки. Диффузионные процессы между припоем и полупроводником способствуют образованию соединений, увеличива- ющих переходное сопротивление термоэлемента, поэтому время контакта полупроводника с припоем в процессе лужения и пайки должно быть предельно ограниченны.м. Отклонение температуры нагрева при пайке не должно превышать 2-3 С, Для пайки полупроводников на основе хдлькогенидов сурьмы и висмута в качестве припоев применяют сплавы, содержащие висмут, свинец, олово, кадмии, сурьму теллур, алюминий, галлий, индий, серебро. При производстве тер?у10регулирующих устройств применяют припои и флюсы, приведенные в табл. 3 и 4. Припои № 2 и 3 (табл. 3) используют также для однослойного и двухслойного ллження полупроводников. При пайке полу проводников этого типа большинство процессов выполняется вручную. Для ,Ч. Составы припоев для папкн полупроводников ка основе халько!енидов сурьмы и висмута
4. Составы флюсов для пайки полупроводников на основе халькогенидов сурьмы и висмута
условий массового производства процесс пайки механизирован. Полученное таким путем паяное соединение должно обеспечивать определенное сопротивление контакта площадью I см Это Требование к качеству пайки ужесточается с уменьшением высоты ветвей полупроводников (для ветви высотой порядка 2 мм сопротивление контакта площадью I см не более ЫО * Ом-см). Кроне того, соединение должно быть вкброустой-иивы .!, коррозионно-стойким и вы-.[ерживать заданное время работы в условиях термоциклирования от 100 С до О °С в течение 10 000 ч, сохраняя Требуемые эксплуатационные свойства. Подготовка поверхнос1н полупроводников типа халькогенидов к облужи-ванию включает следующие этапы удаление консервирующего слоя парафина обезжириванием в бензине (или четырех хлористом углероде) при 90 °С в течение о мин и последующая промывка изделия в горячей воде, шлифование образцов с двух сторон до опти.мальнои толщины абразивной пастой М-14 (раствор порошка Окиси алюминия дисперсностью 14 мкм в воде) в течение 5 мин при .механизированном производстве. При этом производится снятие дефектных слоев (0,2-0,3 мм), образовавшихся в процессе разрезки полупроводников. При обработке вручную кроме шлифования производится также полирование поверхности образца. Обезгажнвзние поверхности полупроводников выдерживанием их в эксикаторе в течение двух суток. Хранить подготовленные к облу-живанйю образцы следует в герметичных сосудах с притертыми пробками. Облуживание полупроеодникое. При облуживанни вручную используют паяльник с никелевым наконечником; применение медного наконечника недопустимо, так как при взаимодействии полупроводника с медью образуются соединения теллура, обладающие большим электросопротивлением. Механизированное облуживание производится погружением деталей (в кассете) в расплав припоя с одновременной активацией поверхности механическим способом или ультразвуком. Облуживание и пайка материалов теплообменников. При облужнвании меди применяют такие же флюсы и припои, как и При облуживании полупроводников Г1ВДХ-1 и ПВЭХ-1 по однослойному и двухслойному способам (табл 5). При облуживанйн алюминия в качестве припоев для первого слоя (ультразвуковое лужение) применяют припои иа основе цинка, для последующих слоев-припои, используемые в качестве поверхностных слоев для лужения полупроводников, облуживание алюминия, плакированного медью производят аналогично облу-живанию меди. Технология пайки полупроводников с теплообменниками определяется коммутационным материалом, используемым для изготовления теплообменника (медь или алюминий) Составы припоев, режимы пайки и свойства паяных соединений полупроводников ПВДХ-1 и ПВЭХ-1 с теплообменниками, изготовленными из меди и алюминия, приведены в табл 5. а: к IS = = 1 S £ в га = 32 >-. > с; Ч -t-(3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [45] 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||