Способ пайки проводников с контактными площадками электронных элементов

Способ пайки проводников с контактными площадками электронных элементов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<ц725830 (б1) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 130777 (21) 2508514/25-27 (5 j ) я. )(д,2

В 23 К 1/00

Н 05 К 3/34 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 0504.80. Бюллетень Мо 13

Дата опубликования описания 10. 04. 80 (53) УДК 621. 791. 3 (088.8) В. И, Матвеев, В, Ф. Аксенов, В. Н. Атаманов и С. А ° Марушкин (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени

Московское высшее техническое училище им. Баумана (71) Заявитель (54) СПОСОБ GAAKH ПРОВОДНИКОВ С КОНТАКТНЫМИ

ПЛОЩАДКАМИ ЭЛЕКТРОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к приборостроению, радиоэлектронике и может быть использовано при сварке и пайке проводников с контактными площадками на диэлектрических основаниях.

В современном приборостроении и радиоэлектронике используют различные способы нагрева для получения;соединений проводников с контактными площадками на диэлектрических основаниях 10 методом параллельных электродов (1) и (2).

Однако эти способы не позволяют достичь требуемой стабильности качества получаемых соединений при реально 15 существукших разбросах исходных параметров (толщина слоя припоя, размеры контактной площадки, размеры присоединяемого проводника, конструктивные особенности контактных площадок). 20

Известен способ многоимпульс ного, нагрева методом параллельных электродов при пайке проводников с печатными контактными площадками на диэлектри- 25 ческих основаниях, заключающийся в нагреве импульсами с длительностью не превышающей 500 10 с, обеспечивающей многократное чередовайие нагревов и охлаждений соединений (3).

Однако способ многоимпульсного нагрева не позволяет получать соединения с требуемой стабильностью качества.

Это обусловлено тем, что при любых соотношениях длительностей нагревающих импульсов и пауз между ними) средняя температура зоны пайки непрерывно возрастает.

Ограничение температуры.при образовании соединения, обусловленное его конструктивными особенностями, требует жесткого лимитирования времени всего процесса. Разброс исходных параметров (толщин слоев припоя, геометрических размеров соединяемых элементов и т. д.) приводит к разбросу скоростей нагрева и времени достижения температуры, при которой происходит плавление припоя; и, как следствие к различной продолжительности пребывания припоя в расплавленном состоянии.

При больших скоростях нагрева температура в конце процесса соединения может оказаться недопустимо большой, что приводит к нарушению исходных свойств соединяемых элементов. При малых скоростях нагрева время пребывания эоны соединения при температуре плавления припоя может оказаться

725830 меньше времени, необходимого для образования качественного цаяного соединения.

Цель изобретения — эффективное разрушение окисной.пленки на припое и паяемых элементах-и повышение стабильности качества соединений проводников с контактными площадками на диэлектрических основаниях.

==--:- Пбставленная цель достигается тем, что нагревающие импульсы формируют в )g виде пачек импульсов тока частотой

200-1000 Гц, причем длительность пауз между пакетами импульсов составляет

{2-50) ° 10 с.

QpHHIJHIIHcLJIsHGe отличие предлагаемого способа нагрева от известного

:состойт в том, что чередование импульсов нагрева длительностью (1-50) х х 10 с и пауз между ними длительностью (2-50) 10 с, в течение которых происходит интенсивный теплоотвод в 20 электроды, позволяет получить квазистационарное температурное поле при котором средняя температура соединяемых элементов остается постоянной.

Постоянство средней температуры в 5 зоне соединения делает процесс независящим от времени, в результате чего продолжительность процесса соединения может быть увеличена в несколько раз.. 30

При значительном увеличении продолжительности процесса соединения разброс скоростей нагрева и, следова тельно разброс времени достижения заданной температуры на начальной стадии процесса не оказывает влияния на стабильность качества получаемых соединений.

Наличие мощного теплоотвода в элек. троды во время пауз приводит к стабилизации установившегося среднего значения температуры при разбросе начальных параметров процесса, что исключает возможность нарушения исходных свойств соединяемых элементов.

Формирование нагревающих импуль. сов в виде пачек импульсов переменного тока с частотой не менее 200 Гц обеспечивает интенсивное перемешивание жидкой фазы при образовании соедийения и способствует разрушению окисных пленок и удалению их из приконтактной зоны. Увеличение длительност* пауз:на конечной стадий процес- са обеспечивает плавное снижение температуры температурньв градиентов 55 ,и исключает растрескивание диэлектрического основания.

Пример 1. Пайка выводов интегральных схем производится ча контактные площадки печатных плат. Выводы интегральных схем представляют 40 собой проводники из материала НК 29 сечением 0,1 х 0,3 мм, предваритель но луженые припоем ПОС-61.

Контактные площадки печатных пл представляют собой медную фольгу 4$ толщиной 0 05 мм размером 0,8 х 1,5мм, дозированно облуженные припоем ПОС вЂ” 61., Сварочные электроды имеют напаянные наконечники из материала ВНМ вЂ” 3-5 с сечением рабочей поверхности 0,3 х х О, 8 мм, зазор между электродами составляет 0,5 мм. Давление на электроды О, 8 кгс.

Общая длительность процесса пайки составляет 0,6 с. Амплитуда импульсов напряжения — 0,6 В. Длительность нагревающих импульсов — 0,02 с. Нагревающие импульсы формировались в виде пассек импульсов переменного напряжения частотой 400 Гц. Величина паузы между пачками импульсов составляет 0,02 с. С момента начала процесса через (0,15-0,2) с в зоне пайки устанавливается квазистационарное температурное поле.

Пример 2. Приварка плоского проводника производится из материала

НП-2 сечением 0,4 х 0,06 мм к контактной никелевой площадке толщиной 0,006-0,008 мм, на керамике 22ХС толщиной

1 0 nm.

Медные сварочные электроды из материала типа NK с рабочей поверхностью

О, 3 х 0,8 мм и зазором между ними

0,3 мм. Давление на электроды 1,5 кгс.

Общая длительность процесса составляет 0,12 с. Нагревающие импульсы формируют в виде пачек импульсов переменного напряжения частотой 700 Гц.

Величина пауз между пачками импульсов на начальной стадии процесса составляет 0,005 с, на конечной стадии

0,015 с. С момента начала процесса через 0,030-0,035 с в зоне сварки устанавливается квазистационарное температурное поле.

Результаты исследований полученных сварных соединений свидетельствуют о высокой стабильности их качества.

Использование предлагаемого многоимпульсного нагрева методом параллельных электродов при соединении проводников с контактными площадками на диэлектрических основаниях обеспечивает повышение стабильности качества получаемых соединений, подключает разрушение клеев и диэлектрических оснований (в том числе хрупких), кроме того, дает возможность обеспечить автоматизацию процессов получения соединений и снижение активности флюсов, используемых при пайке. !

Формула изобретения

1. Способ пайки проводников с контактными площадками электронных элементов, при котором в паяемом зазоре размещают припой и производят нагрев пропусканием через соединения импульсов электрического тока, разделенных паузами, отличающийся тем, что, с целью эффективного разi.725830

Составитель Ф. Конопелько

Редактор Н. Шильникова Техред M„Кузьма Корректор Е. Папп

Подписное

Заказ 834/14 Тираж 1160

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 рушения окисной пленки на припое и паяемых элементах, нагревающие импульсы формируют в виде пачек импульсов тока частотой 200-10000 Гц, причем длительность пауз между пакетами импульсов составляет (2-50) ° 10 зс.

2. Способ поп. 1, отли чаю— шийся тем, что длительность пауз между пакетами импульсов на конечной

Ф стадии процесса постепенно увеличива- ют в 2-5 pas по отношению к начальной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ГДР М 107225, кл. 49 Н 3/04, 1974.

2. Манко Г. Пайка и припои. М, Машиностроение, 1968, с. 2081

3. Авторское свидетельство СССР .М 497804, кл. В 23 К 1/00, 1975