Состав паяльный жир: состав, свойства, обзор видов, применение

alexxlab | 21.03.2023 | 0 | Разное

Содержание

Паяльный жир

Множество специалистов по спаиванию используют большое количество разных флюсов, имеющих в наличии необходимые преимущества для соответствующих предстоящих работ. Жир для спаивания является весьма востребованным способом среди множества разновидностей, поскольку обладает великолепными свойствами в использовании, благодаря которым уровень качества конечного результата гораздо больше, в отличие от использования простой канифоли. Обращение с подобным флюсом считается таким комфортным, поэтому новички отдают предпочтение остальным различным методам дополнительных расходных материалов, но качество спаивания с помощью жира значительно больше, из-за чего и осуществляются уверенные продажи в магазинах на протяжении многих лет.

Большинство людей подразумевают жир для спаивания как простое вещество, которое является от животного происхождения. На самом деле подобное вещество изготовлено из специального химического состава, но, по своей консистенции и нескольким свойствам, вещество полностью имеет схожесть с простым жиром. Есть некоторые виды подобного материала, некоторые из них великолепно подходят для осуществления процесса спаивания различных микросхем, а другие совсем наоборот. Главным преимуществом для легкого проведения работ является то, что благодаря вязкости материала, его можно разложить на поверхности детали в большом количестве, не опасаясь, что он начнет растекаться, и его эластичность образует принятие под воздействием силы различных форм. Подобная продукция изготавливается по ГОСТу 19113-84.

Разновидности жира для спаивания

Есть две основные разновидности, на которые разделяется жир для спаивания. Это такие виды как:

• Нейтральный жир для спаивания в состав этого вещества входит канифольная стеариновая основа. Благодаря ему можно удалять почти все образующиеся загрязнения, такие как окислы, пленки, а также для материалов с большим количеством ржавчины на поверхности. Такой метод используется для разных видов спаивания, в число которых входит и медь с низкотемпературными припоями. Поскольку здесь присутствует большая универсальность, нейтральная разновидность считается весьма востребованным флюсом, и широко применяется как в бытовых условиях, так и в промышленных сферах. Данная субстанция владеет большим уровнем вязкости, благодаря чему, это позволяет ей без затруднений удерживаться на поверхности, и образуется точнейшая дозировка.

• Активный жир для спаивания такое вещество владеет, более затруднительной химической структурой. У него намного выше качества спаивания, в отличие от нейтрального жира, однако при этом образуется проявление большой коррозийной активности. Если вопрос стоит в том, чем лучше осуществлять процесс спаивания микросхем, то такой вариант лучше сразу вычеркнуть. Он великолепно борется с очень окисленными и корродированными деталями из различных видов металла.

Преимущества

• Благодаря использованию жира для спаивания образуется более гладкое лужение и ровное распределение припоя;
• Материал придает больший уровень качества в процессе спаивания, в отличие от других разновидностей;
• Себестоимость подобного флюса является значительно не высокой, а также он считается легко приобретаемым материалом, поскольку его можно найти практическим в любом соответствующем магазине;
• Благодаря вязкости вещества, можно с легкостью обеспечить точную дозировку, а также сохранить при точном разложении на маленьких деталях;
• В процессе и в завершении процедур почти не остается никаких следов;
• Когда после процесса спаивания останутся частицы жиры на поверхности материала, то их с легкостью можно удалить с помощью обыкновенной воды;

Недостатки
• Во время процедур спаивания с помощью паяльного жира, происходит испарения негативных веществ, которые отрицательно воздействуют на дыхательную систему человека, из-за своих имеющихся химических элементов в составе;
• В момент проведения процедур почти все детали образуются с остатками жира, и для удаления необходимо произвести обязательную зачистку, что может нанести вред тонким микросхемам;
• Контакт с подобным флюсом является не очень приятным во время процедур, поскольку присутствует запах и консистенция.

Состав и химическо-физические свойства жира для спаивания

Состав жира для спаивания напрямую зависит от того, к какому именно виду они относится. Наиболее легким считается нейтральный жир, поскольку в нем содержится только канифольная стеариновая основа. В составе нейтрального жира для спаивания присутствуют такие компоненты как:

• Парафин;
• Вазелин;
• Вода деионизированная;
• Хлорид цинка;
• Хлорид аммония.

Благодаря свойствам флюса образуется мягкость в осуществлении самих процедур. В связи с этим, припой самостоятельно образует форму на подобии жира, и расходится без всяких затруднений по поверхности материала. Несмотря на другие разновидности флюса, данный вид формирует ровную поверхность растекающегося металла, без участков с наличием деформации. Такой процесс заметен еще в момент лужения, поскольку пленка припоя ложится на главный металл без образования различных бугорков и резких переходов одним простым движением.

Процесс растворения жира для спаивания можно осуществить в различных органических веществах, таких как растворитель или ацетон, а также великолепно происходит при воздействии больших температур. Во время спаивания флюс сам с легкостью начинает изменять свою структуру, и образуется гораздо податливее.

В связи с вязкостью материала перед осуществлением самой процедуры, образуются легкие подготовительные процедуры и раскладывание флюса, а затем происходит переход в текучее состояние при увеличении температуры, что осуществляет лучшее растекание.

Особенности выбора

Прежде чем совершать подбор жира для спаивания, необходимо понять, для чего он нужен, поскольку от этого зависит его вид. Когда речь идет об простых работах по спаиванию, где не предстоит столкнуться с трудными материалами или с сильно изношенными деталями, то вполне подходит простой нейтральный жир для спаивания. Данное вещество гораздо безопасное, и не вызывает никакого образования коррозии на материале.

Если появляется необходимость в подготовке изделий из металла к спаиванию, эксплуатация которых была давно проведена, и они существенно испортились от ржавчины и остальных различных загрязнений, то в таком случае рекомендуется использовать активный жир. Для обыкновенных работ его не рекомендуется использовать, поскольку из-за него появляется значительная вероятность в появлении коррозии на месте спаивания. Чтобы предотвратить такой важный нюанс, потребуется хорошо произвести зачистку места спаивания в завершении процедур, поскольку всегда остаются жировые остатки.

Так же следует обращать внимание на объемы и упаковку, в которых осуществляется поставка. Когда выбор остановился на этом флюсе, и дискомфорте в его использовании, а также большой вероятности в образовании коррозии, то следует приобретать большие объемы, поскольку такое вещество считается весьма качественным, и помогает улучшить процесс спаивания. Если флюс приобретается для начальной практики, то рекомендуется брать маленький объем, который быстро расходуется, и можно будет определиться, подходит это для вас или нет.

Особенности использования спаивания

Большинство людей, которые еще не сталкивались с такими веществами, задают себе вопрос, как же осуществить пайку при помощи жира для спаивания. Больших затруднений здесь нет, поскольку процедура имеет большую схожесть с остальными. В начале, потребуется произвести подготовительные работы, что бы поверхность материала была максимально зачищенной.

Далее происходит лужение предстоящих к спаиванию поверхностей. Здесь необходимо смочить жало паяльника, обволакивая его во флюсе, и взять маленькое количество припоя. Поверхность спаивания так же должна покрываться жиром. После с помощью расплавленного припоя покрывается вся поверхность материала, из-за чего осуществляется защита его от повторного появления окислов и других налетов. Пленка из жира от данного флюса не появляется.

Потом детали спаиваются друг с другом, и на них ложится слой припоя намного толще, который должен покрывать всю площадь соединения с маленьким запасом. В завершении необходимо почистить поверхности материала с помощью простой воды.

Производители
Среди множества изготовителей подобного вещества, в наше время в магазинах можно найти такие основные компании как:

• Техником;
• ЕМ;
• Смолтехнохим.

Флюсы для пайки

Этот раздел взят из “Henley’s Энциклопедия «Формулы двадцатого века, рецепты и процессы». Норман В. Хенли и другие.

Флюсы, обычно используемые при пайке металлов мягким припоем, порошкообразная канифоль или раствор хлорида цинка отдельно или в сочетании с нашатырным спиртом. Нейтральную жидкость для пайки можно приготовить смешать 27 частей нейтрального хлорида цинка, 11 частей нашатырного спирта и 62 части воды; или 1 часть молочного сахара, 1 часть глицерина и 8 частей вода.

Жир для пайки белой жести, предпочтительнее обычной канифоли, так как он легче удалить после пайки, готовится следующим образом: 150 частей говяжьего жира, 250 частей канифоли и 150 частей оливкового масла растапливают в тигле и хорошо перемешивают, 50 частей порошкообразного нашатырного спирта, растворенного в как можно меньшем количестве воды добавляется.

Жир для пайки железа состоит из 50 частей оливкового масла и 50 частей частей порошкообразного нашатырного спирта.

Жир для пайки алюминия производится расплавив вместе равные части канифоли и жира, половину количества к смеси добавляют хлорид цинка.

Паяльная паста состоит из нейтральной паяльной жидкости, загущенной крахмальный клейстер. Эту пасту следует наносить более легким слоем, чем паяльная жидкость.

Соль для пайки получают путем смешивания равных частей нейтрального цинка хлорид, свободный от железа, и порошкообразный нашатырный спирт. Когда требуется для использования, 1 часть соли следует растворить в 3 или 4 частях воды.

Бура — флюс, наиболее часто используемый для пайки твердым припоем; это следует наносить на паяный шов сухим или размешанным до паста с водой. Целесообразно использовать кальцинированную буру, т.е. е., бура из которого кристаллизационная вода была вытеснена теплом, так как он не становится таким надутым, как обычная бура. Бура растворяется оксиды металлов, образующиеся на стыке.

Мелкоизмельченный криолит или смесь 2 частей порошкообразного криолита и 1 часть ортофосфорной кислоты, также используется для пайки твердым припоем меди и медные сплавы.

Жидкость для твердого припоя Мюллера состоит из равных частей фосфорная кислота и спирт (80 процентов) –

Смесь равных частей криолита и хлорида бария используется в качестве флюс в твердой алюминиевой бронзе.

Очень хороший препарат для сухой пайки состоит из двух флаконов, один из которых который заполнен хлоридом цинка, а другой аммиаком хлористый. Для использования растворите немного каждой соли в воде, нанесите хлорида аммония к припаиваемому объекту и нагреть последний пока он не начнет выделять пары аммония, затем примените другой, и сразу после этого припой, поддерживая тепло в тем временем. Это отвечает за очень мягкий припой. Для более твердого припоя растворить цинк в очень небольшой части хлорида аммония раствор (от 0,25 до 0,5 л).

Когда сталь должна быть припаяна к стали или железо к стали, необходимо удалить все следы оксида железа между поверхностями на связи. Растопить в глиняном сосуде: буры 3 части; канифоль, 2 части; стеклянная пыль, 3 части; стальные опилки, 2 части; карбонат поташ, 1 часть; твердое мыло в порошке, 1 часть. Вылейте расплавленную массу на холодную пластину из листового железа, а после охлаждения разламывают на куски и измельчить их. Этот порошок бросают на поверхности несколько минут прежде чем соединяемые детали будут собраны вместе. бура и стекло, содержащееся в составе, растворяется и, следовательно, разжижается все нечистоты, которые, если их запереть между кусками спаяны, могут образовывать чешуйки, иногда опасные или мешающие сопротивление детали.

Чтобы приготовить канифоль для пайки яркого олова, смешайте 1,5 фунта оливкового масла, 1,5 фунта сала и 12 унций измельченной канифоли и дайте они закипают. Когда эта смесь остынет, добавьте 1⅜ пинты вода, насыщенная измельченным нашатырным спиртом, при постоянном перемешивании

Прямая бесфлюсовая пайка прозрачных проводящих оксидов (ТСО) с медью

На этой странице

Аннотация0003

Благодаря сочетанию преимуществ низкой стоимости, хороших паяльных свойств и соответствующего диапазона температур плавления был разработан новый активный припой Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg для прямой пайки прозрачной проводящей оксидной (TCO) керамики. мишени с бескислородной медью при 200°С на воздухе. Образцы TCO имеют легированную алюминием окись цинка (AZO) и окись цинка (ZnO) керамику. Процесс прямой пайки был выполнен без использования флюса или предварительной металлизации двух прозрачных проводящих оксидов. Микроструктура, фазовый состав, характеристики плавления и паяльные свойства Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg активный припой. Температура ликвидуса активного припоя Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg составила 198,6°С, что очень близко к температуре бинарной эвтектики Sn-Zn 198,5°С. Было оценено влияние температуры на прочность соединения паяных соединений. Прочность на сдвиг соединений AZO/Cu и ZnO/Cu, припаянных активным припоем Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg, составила 10,3 и 7,5 МПа при комнатной температуре соответственно. Повышение температуры от комнатной до 180°С снизило прочность на сдвиг соединений AZO/Cu и ZnO/Cu до 3,3 и 3,7 МПа соответственно.

1. Введение

Прозрачные проводящие оксидные слои (TCO), такие как оксид индия-олова (ITO), оксид цинка, легированный алюминием (AZO) и оксид цинка (ZnO), широко применяются в оптоэлектронных устройствах, таких как огромные сенсорные экраны. панели, плоские дисплеи, фотогальваника, электрически нагреваемое стекло, оптоэлектрические интерфейсы и схемы [1]. Из-за более низкой стоимости, чем у пленки ITO, широкой запрещенной зоны и большой энергии связи экситона, пленки AZO и ZnO привлекли большое внимание. Среди многочисленных методов осаждения тонкопленочных слоев TCO на требуемые подложки, таких как испарение, пиролиз распылением, химическое осаждение из паровой фазы, золь-гель и напыление, магнетронное напыление является наиболее привлекательным методом из-за его хорошей воспроизводимости, высокой скорости осаждения и эффективности. наилучшие результаты осаждения с точки зрения проводимости и прозрачности тонкопленочных слоев [2, 3]. Опорная пластина обеспечивает электропроводность и теплопередачу, а также поддерживает материал мишени во время напыления, чтобы предотвратить падение мишени и избежать растрескивания хрупкой керамической мишени. Таким образом, керамическая мишень для распыления должна быть связана с медными опорными пластинами с высокой проводимостью. Целостность связи между мишенью для распыления и подложкой имеет решающее значение для эффективности распыления.

Металлические связки по своей природе обладают высокой тепло- и электропроводностью, а также используются в качестве материала теплового интерфейса для снижения теплового сопротивления между мишенью для напыления TCO и медной подложкой. В результате мишени, соединенные припоем, могут работать при более высокой плотности мощности, а скорость осаждения может быть увеличена без перегрева или растрескивания мишеней. Однако керамика обычно представляет собой материалы с ионными, ковалентными или ионно-ковалентными связями. Высокая энергия ионных и ковалентных связей делает керамику химически инертной. Так, большинство наполнителей, используемых для керамической связки, не могут смачиваться на своей поверхности при температурах ниже 800°С [4, 5]. Такая высокая температура соединения может вызвать высокое остаточное напряжение, растрескивание или функциональную деградацию прозрачных проводящих оксидов.

Для соединения керамики при низких температурах без защитной атмосферы разработаны активные припои, содержащие активные легирующие элементы, такие как титан, редкоземельные элементы, алюминий и магний [6]. Активные легирующие элементы играют ключевую роль в воздействии на смачиваемость и межфазную реакционную способность между припоем и керамикой [7, 8]. Например, Фу и др. [9] продемонстрировали, что добавление около 4–10% титана в сплав Sn-Ag-Cu приводит к значительному улучшению смачиваемости и способности к пайке бессвинцового припоя. То же явление аналогично активному припою In-Ag-Ti [10]. Кроме того, как Al, так и Mg являются очень химически активными элементами с низкой стоимостью и более низкой температурой плавления. Ву и др. [11] успешно выполнили ультразвуковую воздушную пайку SiC/SiC-керамики с использованием активного припоя Sn-Zn-Al. Коленак и др. [12, 13] изучали прямое связывание Al ₂ O ₃ /Cu и кремния с использованием припоев Sn ₂ La и Sn-Ag-Ti (Mg) соответственно. Их результаты показали, что добавление активных элементов в активный припой может эффективно улучшить способность к пайке и что может быть достигнуто удовлетворительное соединение с керамикой. Предыдущее исследование [14] и исследования Zhao et al. [15] и Gorjan et al. [16] продемонстрировали, что добавление активного элемента, такого как Ti, и редких редкоземельных элементов к бессвинцовым наполнителям Sn-Ag, Sn-Ag-Cu, Sn-Zn и Sn-Bi значительно повышает их смачиваемость, и такие наполнители имеют используется для соединения керамики и металла при низкой температуре. Активный процесс пайки, который обычно осуществляется на воздухе, требует механической активации, такой как истирание кромок, зачистка щеткой и ультразвуковая вибрация, чтобы разрушить оксидный слой, образующийся на расплавленном присадочном металле, и тем самым обеспечить межфазное взаимодействие активных элементов. редкоземельные элементы, титан или магний с керамикой [14].

Среди многих бессвинцовых припоев, разработанных на сегодняшний день, сплавы Sn-Zn считаются многообещающими кандидатами благодаря их достоинствам хороших механических характеристик и низкой стоимости. Добавление 3 мас. % Bi в эвтектический припой Sn-9Zn снижает температуру ликвидуса до температуры, близкой к температуре эвтектического сплава Sn-Pb, и позволяет улучшить смачиваемость, механические свойства и коррозионную стойкость [17]. Кроме того, TCO на основе ZnO является многообещающей альтернативой широко используемому ITO, который нетоксичен, дешев и обладает высокой устойчивостью к водородной плазме [18]. В настоящей работе роман Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Активный припой Mg был разработан и использован для соединения мишеней AZO и ZnO с подложками из бескислородной меди. Процесс бесфлюсовой прямой активной пайки осуществлялся на воздухе без флюса, что дополнительно снижало стоимость пайки. В процессе распыления генерировались большие ионные токи, которые вызывали очень интенсивный и локальный нагрев мишени. Как правило, более высокая потребляемая мощность вызывает резкое повышение температуры мишени [19].], что, в свою очередь, ограничивает скорость распыления и конечные свойства пленки. Поэтому в данном исследовании влияние температуры на прочность соединения оценивали испытаниями на сдвиг при 120, 150 и 180°С.

2. Экспериментальный

Материалами, объединенными в этом исследовании, были бескислородная медь и легированный алюминием оксид цинка (AZO), состоящий из смеси 98 мас. % ZnO и 2 мас. % Al ₂ O ₃ и керамические мишени из оксида цинка (ZnO). Активный припой Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg получали из Sn, Zn и Bi чистотой 99,99 % в виде заготовок и пластинчатого магниевого сплава AZ31 в вакуумно-дуговой печи в атмосфере аргона высокой чистоты. Химический состав магниевого сплава AZ31 приведен в табл. 1. Для обеспечения однородности состава внутри сплава активный припой Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg переплавляли не менее 3 раз. После затвердевания припоя в водоохлаждаемой медной изложнице отлитый слиток прокатывали до толщины 50 мк м. Химический состав активного припоя, использованного в этом исследовании, был определен с помощью рентгенофлуоресцентного спектрометра (XRF, Olympus Innov-X Delta) и приведен в таблице 2.

Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC 204 F1 Phoenix, Netzsch) используется для определения диапазона плавления (ликвидуса и солидуса) активного припоя при скорости нагрева 10 °С/мин от комнатной температуры до 250 °С в атмосфере аргона. Электронно-зондовый микроанализатор (EPMA, JEOL TXA-8600SX), оснащенный волнодисперсионным рентгеновским спектрометром (WDS), использовали для анализа химического состава и химического распределения элементов припоя. Микроструктуру припоя наблюдали с помощью сканирующего электронного микроскопа (FE-SEM, Philips XL40).

Образцы TCO, предоставленные для пайки, были обработаны до размеров 7 мм × 7 мм × 5 мм, как показано на рисунке 1(a). Перед пайкой все склеиваемые поверхности AZO, ZnO и меди, а также поверхности припоя подвергались мокрому шлифованию SiC-бумагой до марки 1200. При активной пайке образцы AZO и ZnO предварительно нагревались до 200°C. на нагревательной пластине в течение примерно 5 минут на воздухе. Затем на поверхности AZO и ZnO помещали фольгу активного припоя толщиной 50 мкм мкм. Расплавленный припой перемешивали в течение примерно 30 секунд для смачивания поверхностей, а затем соединения плотно удерживали с усилием около 1 кг на алюминиевой пластине и естественным образом охлаждали на воздухе, что приводило к затвердеванию сплава Sn 9.0035 8 Zn ₃ Bi ₁ Mg активный припой. Для металлографических наблюдений за поверхностями соединения спаянные образцы были подвергнуты поперечному сечению и охарактеризованы с помощью сканирующего электронного микроскопа и энергодисперсионного рентгеновского излучения (EDS). Прочность соединения измеряли при комнатной температуре, 120, 150 и 180°С с помощью испытания на сдвиг, которое проводили на машине для испытания на растяжение (Hung Ta HT-2102BI). Было проведено не менее 4 испытаний на сдвиг, и по действительным результатам испытаний были получены самые высокие значения прочности сцепления. Размеры и геометрия соединений, подвергнутых испытанию на сдвиг, показаны на рисунках 1 (а) и 1 (б).

3.

Результаты и обсуждение

Микроструктура отливки Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg активный припой, состоящий из полосообразной Sn-Zn эвтектической фазы, игольчатой фазы, богатой цинком (черный) , частицы богатой висмутом фазы (светлые) и гранулированные частицы интерметаллического соединения Mg-Sn, как показано на рисунке 2. Анализы EPMA показали, что химический состав интерметаллического соединения Mg-Sn был Mg : Sn = 65,6 : 34,4 (при .%). Согласно тройной фазовой диаграмме Sn-Mg-Zn [20] и композиционному анализу, интерметаллид соответствует Mg ₂ Sn фаза.

На рис. 3 представлены кривые дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) активного припоя Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg, указывающие на эндотермические реакции, связанные с плавлением. На кривой ДСК сплава был обнаружен эндотермический процесс примерно до 181,1°С, что объясняется наличием близкого к эвтектическому состава сплава Sn-Zn-Mg [20]. Активный припой Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg показал большой эндотермический пик при более высокой температуре, приблизительно 198,6°C, что соответствует температуре эвтектики бинарного сплава Zn-Sn.

СЭМ-микрофотографии поперечного сечения поверхностей соединения соединений AZO/Cu и ZnO/Cu, соединенных активным припоем Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg при 200°C, показаны на рисунках 4 и 5, соответственно. Эти цифры демонстрируют хорошую смачиваемость активного присадочного металла и удовлетворительные границы раздела как между AZO и медью, так и между ZnO и медью. Медь растворялась неравномерно с образованием тонкого слоя интерметаллического соединения толщиной около 0,5 мкм м на границе раздела припой/медь. Анализ ЭДС показал, что состав интерметаллического слоя Cu : Sn = 41,1 : 58,9 (ат.%), что соответствует ИМК γ -Cu ₅ Zn ₈. На границах AZO/припой и ZnO/припой продуктов реакции после склеивания не наблюдалось.

AZO и ZnO слишком хрупкие и легко ломаются при испытании на сдвиг. После 4 испытаний на сдвиг в каждом состоянии из достоверных результатов испытаний были получены самые высокие значения прочности сцепления на сдвиг. Прочность на сдвиг соединений AZO/Cu и ZnO/Cu, связанных с Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg активного припоя составляли 10,3 и 7,5 МПа соответственно. На рис. 6 представлены значения прочности соединений AZO/Cu и ZnO/Cu, измеренные при комнатной температуре, 120, 150 и 180°C. Эти результаты показали, что прочность соединения снижается с увеличением температуры испытаний. Более низкая прочность на сдвиг соединений AZO/Cu и ZnO/Cu при высоких температурах может быть связана с более низкой прочностью припоя при температурах выше 120°C. Прочность соединения оставалась на уровне около 4 МПа при 180°C, что очень близко к температуре разжижения сплава (180,4°C). На рисунках 7 и 8 представлены фрактограммы соединений AZO/Cu с Sn 9.0035 8 Zn ₃ Bi ₁ Mg активный припой после испытаний на сдвиг при комнатной температуре и при 180°C. Фрактография соединений ZnO/Cu с активным припоем Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg после испытаний на сдвиг при комнатной температуре и при 180°C представлена на рисунках 9 и 10 соответственно. Все поверхности излома меди были покрыты активным слоем припоя Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg, что указывало на разрушение обоих соединений вдоль границ раздела AZO/припой и ZnO/припой. Небольшое количество активного припоя было на изломанных поверхностях со стороны AZO или ZnO после испытания на сдвиг при 180°C.

4. Заключение

В этом исследовании AZO/Cu и ZnO/Cu были соединены при 200°C на воздухе с использованием нового активного припоя Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg. Температура ликвидуса активного припоя Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg была очень близка к температуре бинарной эвтектики Sn-Zn (198,5°C). Удовлетворительные соединения AZO/Cu и ZnO/Cu были реализованы при 200°С на воздухе без предварительной металлизации для AZO и ZnO. Было обнаружено, что в процессе пайки медь растворялась и диффундировала в припой, образуя Cu ₅ Zn ₈ интерметаллические соединения. Прочность на сдвиг соединений AZO/Cu и ZnO/Cu с активным припоем Sn ₈ Zn ₃ Bi ₁ Mg при комнатной температуре составила 10,3 МПа и 7,5 МПа соответственно. Прочность соединения снизилась до 3,3 МПа для AZO/Cu и 3,7 МПа для ZnO/Cu соответственно при повышении температуры испытаний до 180°С. Этот активный процесс пайки обеспечивает недорогую, высококачественную и простую технологию прямой пайки керамики с преимуществами для окружающей среды.

Доступность данных

Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы признательны Министерству науки и технологий Тайваня за финансовую поддержку в рамках проекта №. МОСТ 108-2221-Е-224-031.

Каталожные номера

Р. А. Афре, Н. Шарма, М. Шарон и М. Шарон, «Прозрачные проводящие оксидные пленки для различных применений: обзор», Reviews on Advanced Materials Science , vol. 53, нет. 1, стр. 79–89, 2018 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Ф. -Х. Ван, Дж.-К. Чао, Х.-В. Лю и Т.-К. Канг, «Физические свойства тонких пленок ZnO, солегированных титаном и водородом, полученных методом высокочастотного магнетронного распыления при различных температурах подложки», Журнал наноматериалов , том. 2015, стр. 1–11, 2015.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
К. Х. Патель и С. К. Равал, «Влияние мощности и температуры на свойства напыленных пленок AZO», Thin Solid Films , vol. 620, стр. 182–187, 2016.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Ю. Х. Чай, В. П. Венг и Т. Х. Чуанг, «Взаимосвязь между смачиваемостью и межфазной реакцией для Sn10Ag4Ti на подложках из Al2O3 и SiC», Ceramics International , vol. 24, нет. 4, стр. 273–279, 1998.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
R. M. do Nascimento, A. E. Martinelli и A. J. A. Buschinelli, «Обзорная статья: последние достижения в области пайки металлов и керамики», Ceramics , vol. 49, стр. 178–198, 2003.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Хиллен Ф., Пикарт-Кастильо Д., Расс И. Дж. и Лугшайдер Э., «Припои и процессы пайки для бесфлюсовой пайки трудно смачиваемых материалов», Сварка и резка , том. 52, нет. 8, стр. E162–E165, 2000.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Гремийяр Л., Саиз Э., Радмилович В. Р., Томсия А. П. Роль титана в реактивном распространении свободные припои на оксиде алюминия», Journal of Materials Research , vol. 21, стр. 3222–3233, 2006.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
L. X. Cheng, M. R. Liu, X. Q. Wang, B. H. Yan и G. Y. Li, «Влияние активного элемента Ti на межфазную микроструктуру и прочность сцепления SiO ₂ /SiO ₂ соединения, припаянные с использованием Sn _3,5 Ag ₄ Наполнитель из сплава Ti (Ce, Ga), Materials Science and Engineering A , vol. 680, стр. 317–323, 2017.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
W. Fu, XG Song, YX Zhao et al., «Влияние содержания Ti на смачивание системы Sn _0,3 Ag _0,7 Cu/AlN», Materials & Design , vol. . 2017. Т. 115. С. 1–7.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Р. Коленьак, И. Костолный, Й. Драпала, М. Сахул и Й. Урмински, «Характеристика припоя типа In-Ag-Ti и исследование прямой пайки SiC-керамики и меди, Металлы , том. 8, нет. 4, с. 274, 2018.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
B. Wu, W. Guo, J. He, Z. Xiu, and J. Yan, «Эволюция микроструктуры соединений SiC/SiC во время ультразвуковой воздушной сварки с использованием сплава Sn-Zn-Al, Ceramics International , vol. 44, нет. 2, стр. 1284–1290, 2018.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Р. Коленьак и И. Костолны, «Исследование прямого соединения керамики с металлом с использованием припоя Sn ₂ La», Достижения в области материаловедения и инженерии , том. 2015 г., идентификатор статьи 269167, стр. 1–13, 2015 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Р. Коленьак, И. Костолны и М. Сахул, «Прямое соединение кремния с припоями типа Sn-Ag-Ti», Технология пайки и поверхностного монтажа , vol. 28, нет. 3, стр. 149–158, 2016 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Чанг С.Ю., Цао Л.К., Чианг М.Дж., Тунг С.Н., Пан Г.Х., Чуанг Т.Х. Активная пайка оксида индия-олова (ITO) с медью в воздухе с использованием наполнителя Sn3,5Ag4Ti(Ce, Ga) », Journal of Materials Engineering and Performance , vol. 12, нет. 4, стр. 383–389, 2003 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Г. Дж. Чжао, Ю. С. Цзин, Г. М. Шэн и Дж. Х. Чен, «Влияние процесса быстрого затвердевания и добавки 0,1 мас.% Pr на свойства сплава Sn-9Zn и соединений Cu/припой/Cu», Journal of Materials Инженерия и производительность , том. 25, стр. 2037–2042, 2016.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Л. Горьян, Г. Блуган, М. Боретиус и др., «Поведение при изломе припаянной керамики Al2O3 к алюминиевому сплаву А356 и устойчивость соединения к низкотемпературному воздействию», Материалы и дизайн , том. 88, стр. 889–896, 2015.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Г. Рен и М. Н. Коллинз, «Влияние добавок сурьмы на микроструктуру, тепловые и механические свойства сплавов Sn-8Zn-3Bi», Materials & Design , vol. 119, стр. 133–140, 2017.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Т. Минами, «Замена прозрачных тонких пленок проводящего оксида на прозрачные электроды из оксида индия и олова», Тонкие твердые пленки , vol. 516, нет. 7, стр. 1314–1321, 2008 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Ю. К. Мун, С. Х. Ким и Дж. В. Парк, «Влияние температуры подложки на свойства тонких пленок оксида цинка, легированного алюминием, нанесенных методом магнетронного распыления на постоянном токе», Journal of Materials Science: Materials in Electronics , том. 19, стр. 979–977, 2006.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Н. Огава, Т. Мики, Т. Нагасака и М. Хино, «Измерение активности компонентов в расплавленных тройных бессвинцовых припоях Sn-Mg-Zn с помощью масс-спектрометрии», Materials Transactions , vol. . 43, нет. 12, стр. 3227–3233, 2002.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar

Copyright

Copyright © 2021 Lung-Chuan Tsao et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

TOP HEADLINES