RU2012468C1 - Solder for fluxless soldering - Google Patents
Solder for fluxless soldering Download PDFInfo
- Publication number
- RU2012468C1 RU2012468C1 SU5032032A RU2012468C1 RU 2012468 C1 RU2012468 C1 RU 2012468C1 SU 5032032 A SU5032032 A SU 5032032A RU 2012468 C1 RU2012468 C1 RU 2012468C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solder
- copper
- nickel
- boron
- indium
- Prior art date
Links
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 238000005476 soldering Methods 0.000 title abstract description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 14
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 13
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000005219 brazing Methods 0.000 claims description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 8
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 7
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ACAJWFXRKQOKNU-UHFFFAOYSA-N [Bi].[Sn].[In].[Cd] Chemical compound [Bi].[Sn].[In].[Cd] ACAJWFXRKQOKNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NTSHEUCKSHEKMF-UHFFFAOYSA-N [In].[Cd].[Sn].[Pb].[Bi] Chemical compound [In].[Cd].[Sn].[Pb].[Bi] NTSHEUCKSHEKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к пайке, в частности, к составам припоев для низкотемпературной бесфлюсовой пайки, исполь- зуемых в радиоэлектронной, электронно-вакуумной, полупроводниковой технике. The invention relates to soldering, in particular, to compositions of solders for low-temperature flux-free soldering used in electronic, electron-vacuum, semiconductor technology.
Известны припои для бесфлюсовой низкотемпературной, диффузионно упрочняющейся пайки, в состав которых входит галлий или его эвтектические сплавы и медные порошки с добавками порошков других металлов. [1] . Эти припои после приготовления имеют пастообразную консистенцию, легко наносятся на соединяемые поверхности, хорошо смачивают широкий круг материалов и позволяют осуществлять низкотемпературное бесфлюсовое соединение стали, никеля, титана, стекол, керамики. При самоотвердении указанных припоев в интервале температур 70 - 120оС (обычно рекомендуемый интервал затвердевания при пайке радиоэлектронных элементов) в припое образуются тугоплавкие соединения, что позволяет эксплуатировать изделия при температурах до 600-700оС.Known solders for flux-free low-temperature, diffusion hardening brazing, which include gallium or its eutectic alloys and copper powders with the addition of powders of other metals. [1] . After preparation, these solders have a paste-like consistency, are easily applied to the surfaces to be joined, they wet well a wide range of materials and allow low-temperature flux-free joining of steel, nickel, titanium, glass, and ceramics. When samootverdenii these solders in the temperature range 70 - 120 ° C (solidification range normally recommended for soldering electronic components) refractory compounds are formed in the solder, allowing the product to operate at temperatures up to 600-700 ° C.
Известен припой для бесфлюсовой пайки, содержащий, мас. % : висмут 14,1-22,2 свинец 7,0-11,0 индий 6,7-10,7 олово 3,9-6,1 галлий 1,0-1,5 кобальт 5,0-15,0 медь - остальное [2]
В качестве жидкого компонента в этом припое используют сплав, содержащий индий - висмут - олово - кадмий - свинец - галлий, в качестве основного наполнителя - медный порошок, и в качестве упрочняющей добавки - порошок кобальта. Температура плавления сплава - жидкого компонента 39,7 - 40,5оС. Сплав расплавляют при температуре на 5 - 10оС выше температуры плавления и смешивают с порошками.Known solder for flux-free brazing, containing, by weight. %: bismuth 14.1-22.2 lead 7.0-11.0 indium 6.7-10.7 tin 3.9-6.1 gallium 1.0-1.5 cobalt 5.0-15.0 copper - the rest [2]
An alloy containing indium - bismuth - tin - cadmium - lead - gallium is used as a liquid component in this solder, copper powder is used as the main filler, and cobalt powder is used as a hardening additive. Alloy Melting point - the liquid component 39.7 - 40.5 ° C. The alloy is melted at a temperature 5 - 10 ° C above the melting temperature and blended with the powders.
Полученный после смешивания пастообразный припой наносят на паяемые поверхности, элементы деталей фиксируют струбциной, чтобы не произошло сдвига и подвергают термообработке. Припой соединяет широкий круг материалов. Температура распоя ≈700оС. Прочность припоя на срезах зависит от состава и находится в интервале 3,3 - 4 кг/мм2.The paste-like solder obtained after mixing is applied to the brazed surfaces, the elements of the parts are fixed with a clamp so that there is no shear and are subjected to heat treatment. Solder connects a wide range of materials. The temperature of the solder is ≈700 о С. The strength of the solder in the slices depends on the composition and is in the range of 3.3 - 4 kg / mm 2 .
Однако, при использовании указанный припой требует длительной термообработки. Затвердевание припоя при 70оС происходит за 120-150 ч, при 100оС за 100-120 ч, при 200оС за 40-50 ч. При этом в случае получения герметических швов термообработка должна быть непрерывной. Длительный процесс термообработки требует специального оборудования, затрат энергии, ночных смен, т. е. усложняет и удорожает пайку.However, when using the specified solder requires a long heat treatment. The solidification of the solder at 70 ° C occurs over 120-150 hours at 100 ° C for 100-120 hours at 200 ° C for 40-50 hours. In the case of a hermetic seam heat treatment must be continuous. A long heat treatment process requires special equipment, energy costs, night shifts, that is, it complicates and increases the cost of soldering.
Целью настоящего изобретения является сокращение времени затвердевания металлокерамического припоя. The aim of the present invention is to reduce the curing time of cermet solder.
Поставленная цель достигается тем, что припой для бесфлюсовой пайки дополнительно содержит никель, бор, кремний, углерод при следующем соотношении компонентов, мас. % : индий 21,2-28,5 висмут 12,0 - 15,6 олово 7,0 - 9,5 кадмий 1,9 - 3,8 никель 8,0 - 18,3 углерод 0,9 - 2,3 бор 1,3 - 2,0 кремний 0,3 - 1,1 медь 31,6 - 60,4
Для получения припоя сначала получают сплав индия - висмута - олова - кадмия. Для этого перечисленные металлы сплавляют при температуре 150-200оС. Полученный сплав имеет температуру плавления 49оС, его нагревают на 5-10оС выше температуры плавления и вносят в него порошки никеля, углерода, бора, кремния и меди. Сплав тщательно перемешивают до получения однородной массы и получают композиционный припой, обладающий способ- ностью к самотверждению. После приготовления припой имеет пастообразную консистенцию, легко наносятся на поверхности и в зазоры.This goal is achieved in that the solder for flux-free brazing additionally contains nickel, boron, silicon, carbon in the following ratio of components, wt. %: indium 21.2-28.5 bismuth 12.0 - 15.6 tin 7.0 - 9.5 cadmium 1.9 - 3.8 nickel 8.0 - 18.3 carbon 0.9 - 2.3 boron 1.3 - 2.0 silicon 0.3 - 1.1 copper 31.6 - 60.4
To obtain solder, an alloy of indium - bismuth - tin - cadmium is first obtained. For this listed metals melted at a temperature of 150-200 C. The resulting alloy has a melting temperature of 49 ° C, it is heated to 5-10 ° C above the melting temperature and making it powders of nickel, carbon, boron, silicon and copper. The alloy is thoroughly mixed until a homogeneous mass is obtained and a composite solder is obtained having the ability to self-harden. After preparation, the solder has a pasty consistency; it is easy to apply on the surface and in the gaps.
П р и м е р. Для приготовления припоя использовали порошки никеля, углерода, бора, кремния, меди с размером частиц не более 40 мкм. PRI me R. Powders of nickel, carbon, boron, silicon, and copper with a particle size of not more than 40 μm were used to prepare the solder.
Навески металлов: висмута - 27,6 индия - 50,6 олова - 16,20 кадмия - 5,6
помещают в алундовый тигель и смешивают при температуре 150-200о. Полученный сплав имеет температуру плавления 49,7оС. Затем 50 г сплава при температуре 54-59оС смешивают с 16,5 г никелевого порошка, с 1,2 г углерода, с 1,7 г бора, с 0,6 г кремния, с 30,0 г. меди. Получают однородную смесь сплава и порошков с содержанием компонентов, мас. % : 1. никель - 16,5 углерод - 1,2 бор - 1,7 кремний - 0,6 медь - 30,0 индий - 25,3 висмут - 13,8 олово - 8,1 кадмий - 2,8
Аналогично получают припои с другим содержанием компонентов, мас. % : 2. никель - 21,0 углерод - 2,16 бор - 2,8 кремний - 0,9 медь - 33,14 индий - 20,24 висмут - 11,04 олово - 6,48 кадмий - 2,24 3. никель - 6,0 углерод - 1,44 бор - 1,5 кремний - 0,7 медь - 20,36 индий - 30,36 висмут - 16,56 олово - 9,72 кадмий - 3,36 4. никель - 2,0 углерод - 1,08 бор - 1,62 кремний - 1,0 медь - 66,0 индий - 35,42 висмут - 19,32 олово - 11,34 кадмий - 3,92 5. никель - 27,0 углерод - 2,1 бор - 3,0 кремний - 1,2 медь - 61,0 индий - 15,18 висмут - 8,28 олово - 4,86 кадмий - 1,68
Приготовленные припои подвергаются термообработке, т. е. выдерживаются до затвердевания при температуре 70, 150 или 200оС. После затвердевания проводят контроль механической прочности припоев.Samples of metals: bismuth - 27.6 indium - 50.6 tin - 16.20 cadmium - 5.6
placed in an alundum crucible and mixed at a temperature of 150-200 about . The resulting alloy has a melting point of 49.7 about C. Then, 50 g of the alloy at a temperature of 54-59 about With mixed with 16.5 g of Nickel powder, with 1.2 g of carbon, with 1.7 g of boron, with 0.6 g silicon, with 30.0 g of copper. Get a homogeneous mixture of alloy and powders containing components, wt. %: 1. nickel - 16.5 carbon - 1.2 boron - 1.7 silicon - 0.6 copper - 30.0 indium - 25.3 bismuth - 13.8 tin - 8.1 cadmium - 2.8
Similarly get solders with a different content of components, wt. %: 2. nickel - 21.0 carbon - 2.16 boron - 2.8 silicon - 0.9 copper - 33.14 indium - 20.24 bismuth - 11.04 tin - 6.48 cadmium - 2.24 3 nickel - 6.0 carbon - 1.44 boron - 1.5 silicon - 0.7 copper - 20.36 indium - 30.36 bismuth - 16.56 tin - 9.72 cadmium - 3.36 4. nickel - 2.0 carbon - 1.08 boron - 1.62 silicon - 1.0 copper - 66.0 indium - 35.42 bismuth - 19.32 tin - 11.34 cadmium - 3.92 5. nickel - 27.0 carbon - 2.1 boron - 3.0 silicon - 1.2 copper - 61.0 indium - 15.18 bismuth - 8.28 tin - 4.86 cadmium - 1.68
Cooked solders are heat treated, ie. E. Kept until solidification at 70, 150 or 200 C. After solidification are monitored mechanical strength solders.
Для испытания механических свойств затвердевших припоев были изготовлены образцы в виде цилиндров диаметром 25 мм. На разрывной машине ГМ-250 определяли прочность на срез (С) кг/мм2.To test the mechanical properties of hardened solders, samples were made in the form of cylinders with a diameter of 25 mm. On a tensile testing machine GM-250, shear strength (C) kg / mm 2 was determined.
В табл. 1. показана прочность на срез вышеуказанных припоев в сравнении с известными. In the table. 1. shows the shear strength of the above solders in comparison with the known.
Как видно из табл. 1. прочность на срез предлагаемого припоя существенно не отличается от прочности прототипа. Температура распоя соединений, выполненных припоем, при скорости нагревания образцов в град/сек и растягивающем напряжении 0,2 г/мм2 равна 620-680оС.As can be seen from the table. 1. The shear strength of the proposed solder does not significantly differ from the strength of the prototype. The breakdown temperature of the joints made by solder, at a heating rate of the samples in deg / s and a tensile stress of 0.2 g / mm 2 is equal to 620-680 about C.
Данные о времени затвердевания предлагаемого и известного припоев при различных температурах затвердевания приведены в табл. 2. Data on the solidification time of the proposed and known solders at various solidification temperatures are given in table. 2.
Как видно из таблицы, использование припоя позволяет резко снизить время затвердевания припоев, в 2 раза. As can be seen from the table, the use of solder can dramatically reduce the solidification time of solders, 2 times.
Припой может быть использован в электронно-вакуумной, радиоэлектронной полупроводниковой технике. Solder can be used in electron-vacuum, radio-electronic semiconductor technology.
Claims (1)
Индий 21,2 - 28,5
Висмут 12,0 - 15,6
Олово 7,0 - 9,5
Кадмий 1,9 - 3,8
Никель 8,0 - 18,3
Углерод 0,9 - 2,3
Бор 1,3 - 2,0
Кремний 0,3 - 1,1
Медь 31,6 - 60,4Solder for non-flux brazing, containing bismuth, indium, tin, cadmium, copper, characterized in that it additionally contains nickel, boron, carbon, silicon in the following ratio, wt. %:
Indium 21.2 - 28.5
Bismuth 12.0 - 15.6
Tin 7.0 - 9.5
Cadmium 1.9 - 3.8
Nickel 8.0 - 18.3
Carbon 0.9 - 2.3
Boron 1.3 - 2.0
Silicon 0.3 - 1.1
Copper 31.6 - 60.4
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5032032 RU2012468C1 (en) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | Solder for fluxless soldering |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5032032 RU2012468C1 (en) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | Solder for fluxless soldering |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012468C1 true RU2012468C1 (en) | 1994-05-15 |
Family
ID=21599206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5032032 RU2012468C1 (en) | 1992-02-06 | 1992-02-06 | Solder for fluxless soldering |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2012468C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2241584C1 (en) * | 2003-04-16 | 2004-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" | Soft solder |
| CN114055007A (en) * | 2021-11-16 | 2022-02-18 | 陕西众森电能科技有限公司 | Superfine low-temperature soldering tin powder, soldering paste, preparation method and application thereof |
-
1992
- 1992-02-06 RU SU5032032 patent/RU2012468C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2241584C1 (en) * | 2003-04-16 | 2004-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" | Soft solder |
| CN114055007A (en) * | 2021-11-16 | 2022-02-18 | 陕西众森电能科技有限公司 | Superfine low-temperature soldering tin powder, soldering paste, preparation method and application thereof |
| CN114055007B (en) * | 2021-11-16 | 2023-03-14 | 陕西众森电能科技有限公司 | Superfine low-temperature soldering tin powder, soldering paste, preparation method and application thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5928404A (en) | Electrical solder and method of manufacturing | |
| US5229070A (en) | Low temperature-wetting tin-base solder paste | |
| EP0655961B1 (en) | Tin-bismuth solder paste and method of use | |
| US5985043A (en) | Polymerizable fluxing agents and fluxing adhesive compositions therefrom | |
| US6391123B1 (en) | Solder paste | |
| EP1914035B1 (en) | Lead free solder paste and application thereof | |
| CN100594089C (en) | Solder composition, connecting process and substrate producing process using soldering | |
| DE60126157T2 (en) | COMPOSITIONS; METHOD AND DEVICES FOR LEAD-FREE HIGH-TEMPERATURE SOLVENT | |
| JPH1133775A (en) | Tin-containing lead-free solder alloy, its cream solder and its manufacturing method | |
| TW201700741A (en) | Mixed alloy solder paste | |
| KR20070049169A (en) | Solder Compositions, Solder Bonding Methods, and Solder Bonding Structures | |
| CN117444471A (en) | Soldering paste with high temperature resistance residual after soldering and preparation process thereof | |
| JPH11347784A (en) | Soldering paste and electronic circuit using the same | |
| US5308578A (en) | Fatigue resistant lead-tin eutectic solder | |
| CN111451669B (en) | Preparation method of anti-splashing laser welding solder paste | |
| US11738411B2 (en) | Lead-free solder paste with mixed solder powders for high temperature applications | |
| RU2012468C1 (en) | Solder for fluxless soldering | |
| EP3888840B1 (en) | Soldering alloy and uses thereof | |
| KR100209009B1 (en) | Cream solder using low melting point alloy and its powder | |
| US4816219A (en) | Low-temperature solder composition | |
| US20060021466A1 (en) | Mixed alloy lead-free solder paste | |
| JP2010029868A (en) | Lead-free solder paste, electronic circuit board using the same, and method for manufacturing the same | |
| JP4811661B2 (en) | Au-Sn alloy solder paste with less void generation | |
| JP4811663B2 (en) | Sn-Au alloy solder paste with low void generation | |
| JPH0596396A (en) | Cream solder |