припой для пайки преимущественно меди и сплавов на основе меди

Формула изобретения

1. ПРИПОЙ ДЛЯ ПАЙКИ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО МЕДИ И СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ, содержащий никель, олово, фосфор, медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит один или несколько компонентов из группы, содержащей галлий, индий, висмут, свинец, кадмий, цинк, при следующем соотношении компонентов, ат.

Никель 5 20

Олово 2 10

Фосфор 10 15

Один или несколько компонентов из группы, содержащей галлий, индий, висмут, свинец, кадмий, цинк 0,01 0,5

Медь Остальное

2. Припой по п. 1, отличающийся тем, что структура припоя является аморфной не менее чем на 50%

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пайке, в частности к составу припоя на основе меди для пайки преимущественно меди и сплавов на основе меди.

Известен припой на основе меди, выбранный в качестве прототипа, содержащий компоненты при следующем соотношении, ат. никель 5-52; олово 2-10; фосфор 10-15; медь остальное, причем сумма компонентов никель, олово и медь находится в интервале 85-90 ат. Никель в медный припой вводят для увеличения прочности соединения, а олово для улучшения пластичности припоя. Введением фосфора добиваются снижения температуры пайки. Для улучшения химической однородности состава припой получают сверхбыстрым охлаждением расплава на вращающемся барабане-холодильнике.

Для улучшения растекаемости припоя на паяемом изделии в состав припоя-прототипа предлагается дополнительно ввести один или несколько поверхностно-активных компонентов из группы, содержащей галлий, индий, висмут, свинец, кадмий, цинк в количестве 0,01-0,5 ат. Улучшение растекаемости припоя позволит паять изделия с капиллярными зазорами.

Предлагается припой на основе меди, содержащий никель, олово, фосфор, медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит один или несколько компонентов из группы, содержащей галлий, индий, висмут, свинец, кадмий, цинк, при следующем соотношении компонентов, ат. никель 5-20; олово 2-10; фосфор 10-15; один или несколько компонентов из группы, содержащей галлий, индий, висмут, свинец, кадмий, цинк, в количестве 0,01-0,5 ат. медь остальное.

Припой рекомендуется изготавливать в виде быстрозакаленной ленты, структура которой является аморфной не менее чем на 50%

Верхний предел содержания никеля ограничен до 20 ат. так как с увеличением содержания никеля растет температура плавления припоя.

Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии проведено исследование химического состава поверхностного слоя припоя. Показано, что поверхностный слой толщиной 2 нм содержит до 4% поверхностно-активных компонентов, что на порядок выше общего содержания этих компонентов в припое. Отсюда оценивался нижний предел содержания поверхностно-активных компонентов. Из расчета, что на поверхности ленты должен сформироваться слой толщиной по крайней мере 1 нм, необходимо иметь содержание поверхностно-активных компонентов примерно 0,01 ат. При содержании добавок более 0,5 ат. ухудшается технологичность производства быстрозакаленной ленты, которая получается хрупкой. Кроме того, с увеличением содержания поверхностно-активных компонентов ухудшаются прочностные свойства соединения.

Рекомендуемый припой можно использовать для пайки меди и сплавов на основе меди.

П р и м е р ы. Припой, имеющий состав Cu₇₇Ni₆ Sn_2,7P₁₄M_0,3, где М один из группы поверхностно-активных компонентов, выплавляли в индукционно-вакуумной печи. Затем расплав разливали на быстровращающийся барабан-холодильник так, что в процессе разливки формировалась пластичная лента толщиной 25 мкм. В качестве прототипа использовали сплав Cu_77,3Ni₆Sn_2,7P₁₄. Исследуемый припой массой 250 мг помещали на медную пластину, нагревали ее в азоте до 740^оС, выдерживали при этой температуре 5 мин и охлаждали.

В таблице приведены результаты измерения диаметра растекания припоев на медной пластине. Из нее следует, что лучшие результаты получены для припоев, содержащий галлий и индий. Улучшение растекаемости припоя позволяет паять изделия с капиллярным зазором без ухудшения прочностных свойств соединения.