Бессвинцовая фольга припоя для диффузионной пайки и способ ее изготовления - RU2019140866A

1. Бессвинцовая фольга (1) припоя для диффузионной сварки, предназначенная для соединения между собой металлических элементов (2) и/или металлизированных/покрытых металлом элементов (2), т.е. металлических поверхностных слоев (3) соседних элементов (2), отличающаяся тем, что

- бессвинцовая фольга (1) припоя состоит компактно из композиционного припоя (4), причем этот компактный, т.е. с материальным замыканием, прочный, сплошь одинаково структурированный композиционный припой (4) выполнен так, что у него в бессвинцовом окружении легкоплавкого припоя, матрице 5 легкоплавкого припоя, частицы (6) тугоплавкого металлического компонента (7), компонента тугоплавкий припой, будучи дисперсно распределены за счет циклического вальцовочного плакирования, расположены так, что каждая из частиц (6) полностью окружена бессвинцовым легкоплавким припоем (8), чтобы в обычном процессе низкотемпературной пайки с обычной для бессвинцовых процессов низкотемпературной пайки продолжительностью пайки обеспечить полное превращение легкоплавкого припоя (8) матрицы (5) легкоплавкого припоя в интерметаллические фазы (9), имеющие температуру плавления выше 400°С, и

- дисперсно тонко распределенные в матрице (5) легкоплавкого припоя частицы (6) тугоплавкого металлического компонента (7) в направлении толщины фольги имеют толщину от 3 мкм до 20 мкм, причем расстояния между частицами (6) в матрице (5) легкоплавкого припоя составляют от 1 мкм до 10 мкм, и каждая из частиц (6) тугоплавкого металлического компонента (7) со всех сторон окружена слоем бессвинцового легкоплавкого припоя (8) толщиной от 1 мкм до 10 мкм,

- доля легкоплавкого припоя, матрицы 5 легкоплавкого припоя, по сравнению с долей тугоплавкого металлического компонента (7) не превышает того, что требуется в образуемых интерметаллических фазах (9), причем это отношение процентной доли расположенных в композиционном припое (4) частиц (6) тугоплавкого металлического компонента (7) к процентной доле легкоплавкого припоя (8), окружающей частицы (6) бессвинцовой матрицы 5 легкоплавкого припоя, определяется по стехиометрической формуле образуемых из соответствующих исходных материалов интерметаллических фаз (9) так, что всегда весь легкоплавкий припой (8) бессвинцовой матрицы (5) легкоплавкого припоя превращается в соответственно образуемые интерметаллические фазы (9),

- общая толщина бессвинцовой фольги (1) припоя составляет от 20 мкм до 0,5 мм,

- при этом фольга (1) припоя, композиционный припой 4, содержит соседний с металлическими поверхностными слоями (3) соединяемых элементов (2) внешний покрывной слой (10), толщина которого составляет от 2 мкм до 10 мкм и который состоит из легкоплавкого припоя (8).

2. Способ изготовления компактной, состоящей из композиционного припоя (4) бессвинцовой фольги (1) припоя для диффузионной пайки для соединения между собой металлических элементов (2) и/или металлизированных/покрытых металлом элементов (2), т.е. металлических поверхностных слоев (3) соседних элементов (2), отличающийся тем, что

- для получения композиционного припоя (4) способ вальцовочного плакирования применяют циклически и диспергирующим образом, причем для получения композиционного припоя (4) сначала в соответствии с предусмотренным/намеченным процентным составом компонент легкоплавкий припой и металлический компонент соединяют попеременно в многослойную композицию так, что металлический компонент всегда вступает в соединение с обеих сторон с компонентом легкоплавкий припой, причем используемые толщины слоев компонентов находятся, в целом, в таком соотношении между собой, что в последующем процессе пайки доля легкоплавкого припоя полностью вводится в интерметаллическую фазу, и, если все это обеспечено, начинают вальцовочное плакирование и вальцовочное плакирование циклически повторяют затем так, что

- с однажды плакированной многослойной композицией осуществляют затем другие этапы вальцовочного плакирования, на которых соответственно плакированный материал плакируют им самим, в результате чего увеличивается число слоев в материале, однако одновременно уменьшается их толщина,

- число этапов вальцовочного плакирования многократно повторяют в зависимости от выбранной комбинации материалов из компонентов легко- и тугоплавкий припои и нужной общей толщины фасонок припоя до готового композиционного припоя (4), так что

- при многократном циклическом вальцовочном плакировании многослойной композиции осуществляют перемешивание отдельных компонентов в твердом состоянии,

- при этом за счет разрыва слоев одного из обоих компонентов его обломки тонко распределяются, т.е. диспергируются, в другом, более мягком компоненте, так что в результате циклического диспергирующего вальцовочного плакирования возникает структура с расстояниями между частицами меньше или равными 10 мкм.

3. Бессвинцовая фольга (1) припоя для диффузионной пайки по п. 1, отличающаяся тем, что

- фольга (1) припоя выполнена в виде многослойной фольги (11) припоя,

- отдельные слои многослойной фольги (11) припоя состоят попеременно из описанного в п. 1 композиционного припоя (4) и из слоев тугоплавкого металлического компонента (7), промежуточного слоя 23, толщиной от 2 мкм до 100 мкм,

- многослойная фольга (11) припоя содержит соседний с металлическими поверхностными слоями (3) соединяемых элементов (2) внешний покрывной слой (10), толщина которого составляет от 2 мкм до 10 мкм и который состоит из легкоплавкого припоя (8),

- при этом общая толщина многослойной фольги (11) припоя составляет от 40 мкм до 1,0 мм.

4. Способ изготовления бессвинцовой фольги (1) припоя для диффузионной пайки по п. 3, отличающийся тем, что фольга (1) припоя выполнена в виде многослойной фольги (11) припоя, отдельные слои которой соединяют между собой посредством вальцовочного плакирования, причем эти отдельные слои многослойной фольги (11) припоя состоят попеременно из описанного в п. 1 и полученного по п. 2 композиционного припоя (4) и из слоев тугоплавкого металлического компонента (7), промежуточного слоя 23, причем многослойная фольга (11) припоя содержит соседний с металлическими поверхностными слоями (3) соединяемых элементов (2) внешний покрывной слой (10) и состоит из легкоплавкого припоя (8).

5. Бессвинцовая фольга (1) припоя для диффузионной пайки по одному из пп. 1 или 3, отличающаяся тем, что бессвинцовая фольга (1) припоя используется в виде фасонки (12) припоя в бессвинцовом процессе низкотемпературной пайки и при этом при обычной для бессвинцовых процессов низкотемпературной пайки продолжительности пайки соединяет соседние элементы (2) между собой так, что зона (16) спая имеет после процесса пайки температуру повторного расплавления выше 400°С.

6. Бессвинцовая фольга (1) припоя для диффузионной пайки по п. 1 или 3, отличающаяся тем, что бессвинцовая фольга (1) припоя частично расположена в местах (15) соединений металлической проводящей полоски (13), служащей в соединяемом изделии (14) в качестве электрического проводника, так, что частично покрытая в местах (15) своих соединений проводящая полоска (13) в бессвинцовом процессе низкотемпературной пайки соединяет между собой соединяемые ею элементы (2) в местах (15) соединений так, что зона (16) спая после бессвинцового процесса низкотемпературной пайки имеет температуру повторного расплавления выше 400°С.