Производство пластин эвтектического припоя с высокой теплопроводностью из золотого олова

Эвтектический припой золото-олово (AuSn) является превосходным материалом для применений, требующих высокой надежности и теплопроводности. Пластины из этого сплава используются в микроэлектронике и силовой электронике, где необходимо эффективно отводить тепло и обеспечивать прочное соединение. В этой статье мы подробно рассмотрим процесс производства пластин эвтектического припоя с высокой теплопроводностью из золотого олова, акцентируя внимание на ключевых этапах и технологических особенностях.

Что такое эвтектический припой золото-олово и почему он важен?

Эвтектический сплав – это сплав, который имеет самую низкую температуру плавления среди всех возможных пропорций его составляющих. Эвтектический сплав золото-олово (AuSn) состоит из 80% золота и 20% олова (по весу) и имеет температуру плавления 280°C. Его преимущества:

• Высокая теплопроводность: Значительно лучше, чем у традиционных припоев на основе олова и свинца.
• Превосходная устойчивость к окислению и коррозии: Обеспечивает долгий срок службы соединений.
• Отличная смачиваемость: Облегчает процесс пайки и улучшает качество соединений.
• Высокая механическая прочность: Обеспечивает надежность соединений в условиях вибрации и термических циклов.

Этапы производства пластин эвтектического припоя AuSn

1. Подготовка сырья

Первый этап - это выбор высокочистого золота и олова. Как правило, используется золото 99,99% (4N) и олово 99,99% (4N) или выше. Это критически важно для обеспечения высоких эксплуатационных характеристик готового припоя. Сырье очищается от возможных загрязнений перед началом процесса.

2. Сплавление

Золото и олово сплавляются в строго контролируемых условиях, обычно в вакуумной или инертной атмосфере (например, аргон). Это предотвращает окисление металлов и обеспечивает однородный состав сплава. Используются различные методы сплавления, такие как:

• Индукционная плавка: Быстрый и эффективный метод нагрева металла.
• Дуговая плавка: Используется для сплавления тугоплавких металлов.
• Электронно-лучевая плавка: Обеспечивает высокую чистоту сплава.

После сплавления проводится анализ состава сплава для подтверждения соответствия требованиям.

3. Формирование слитков

Полученный сплав заливается в формы для формирования слитков. Формы изготавливаются из графита или других материалов, устойчивых к высоким температурам и химически инертных. Процесс заливки также проводится в контролируемой атмосфере, чтобы предотвратить окисление. Важно обеспечить равномерное охлаждение слитков, чтобы избежать образования дефектов и неоднородностей.

4. Прокатка

Слитки подвергаются процессу прокатки для уменьшения их толщины и придания им формы пластин. Прокатка может быть горячей или холодной, в зависимости от требований к структуре и свойствам материала. Каждый проход прокатки сопровождается отжигом для снятия внутренних напряжений и предотвращения образования трещин. Толщина пластин контролируется с высокой точностью.

5. Резка

Прокатанные листы разрезаются на пластины необходимого размера и формы. Для резки используются различные методы, такие как:

• Механическая резка: Используется для больших объемов производства.
• Лазерная резка: Обеспечивает высокую точность и позволяет создавать сложные формы.
• Водоструйная резка: Используется для резки тонких и хрупких материалов.

После резки пластины проходят контроль качества на предмет соответствия размерам и форме.

6. Обработка поверхности

Поверхность пластин подвергается обработке для удаления оксидной пленки и улучшения смачиваемости. Используются различные методы, такие как:

• Химическое травление: Удаление оксидов с помощью химических растворов.
• Механическая полировка: Удаление неровностей и царапин с поверхности.
• Плазменная обработка: Очистка поверхности с помощью плазмы.

После обработки поверхности пластины пассивируются для предотвращения образования новой оксидной пленки.

7. Контроль качества

Готовые пластины проходят строгий контроль качества, который включает в себя:

• Визуальный осмотр: Проверка на наличие дефектов и загрязнений.
• Измерение размеров: Проверка соответствия размеров требованиям.
• Анализ состава: Проверка соответствия состава сплава требованиям.
• Испытания на теплопроводность: Определение теплопроводности пластин.
• Испытания на смачиваемость: Определение смачиваемости поверхности пластин.

Только пластины, прошедшие все этапы контроля качества, допускаются к отгрузке.

Оборудование для производства пластин AuSn

Для производства пластин эвтектического припоя с высокой теплопроводностью из золотого олова требуется специализированное оборудование, такое как:

• Печи для плавки: Индукционные, дуговые, электронно-лучевые печи.
• Прокатные станы: Горячей и холодной прокатки.
• Оборудование для резки: Механические пилы, лазерные установки, водоструйные установки.
• Оборудование для обработки поверхности: Установки для химического травления, полировальные станки, плазменные установки.
• Контрольно-измерительное оборудование: Микроскопы, спектрометры, приборы для измерения теплопроводности и смачиваемости.

Применение пластин эвтектического припоя AuSn

Пластины из эвтектического припоя золото-олово широко используются в различных областях, таких как:

• Микроэлектроника: Для пайки микросхем, светодиодов и других электронных компонентов.
• Силовая электроника: Для пайки мощных полупроводниковых приборов, таких как IGBT и MOSFET.
• Аэрокосмическая промышленность: Для пайки электронных компонентов в условиях экстремальных температур и вибраций.
• Медицинская техника: Для пайки имплантируемых устройств.

Где купить пластины эвтектического припоя AuSn?

Вы можете обратиться в компанию CNA Electronics (https://www.cnaelectronics.ru/), специализирующуюся на производстве и поставке материалов для электроники. Они предлагают широкий ассортимент пластин эвтектического припоя с высокой теплопроводностью из золотого олова, а также другие припои, флюсы и материалы для пайки.

Факторы, влияющие на теплопроводность пластин AuSn

Теплопроводность пластин эвтектического припоя с высокой теплопроводностью из золотого олова зависит от нескольких факторов:

• Чистота сырья: Примеси снижают теплопроводность сплава.
• Однородность состава: Неравномерное распределение золота и олова снижает теплопроводность.
• Размер зерна: Мелкозернистая структура способствует более высокой теплопроводности.
• Наличие дефектов: Поры и трещины снижают теплопроводность.

Таблица сравнения теплопроводности различных припоев (приблизительные значения)

*Значения могут варьироваться в зависимости от производителя и чистоты материала.

Заключение

Производство пластин эвтектического припоя с высокой теплопроводностью из золотого олова - сложный технологический процесс, требующий строгого контроля на каждом этапе. Использование высококачественного сырья, современного оборудования и соблюдение технологических параметров позволяют получить пластины с превосходными характеристиками, обеспечивающими надежные и эффективные соединения в самых ответственных приложениях. Для получения дополнительной информации и приобретения пластин эвтектического припоя с высокой теплопроводностью из золотого олова обращайтесь в компанию CNA Electronics.

Источники:

1. Datasheet of AuSn solder paste and preforms - Indium Corporation

2. Properties of Solder Alloys - AIM Solder