Температуру размягчения

Припои. В качестве припоев используются различные цветные металлы и их сплавы, имеющие более низкую температуру, чем соединяемые металлы. Исходя из температуры плавления припои разделяются на низко-, средне- и высокотемпературные. Для пайки монтажных соединений РЭА применяют преимущественно низко- и среднетемпературные припои (7ПЛ^450°С). Основными компонентами низко- и среднетемпературных припоев являются олово и свинец, к которым для придания специальных свойств могут добавляться присадки сурьмы, серебра, висмута, кадмия. Так, серебро и сурьма повышают, а висмут и кадмий понижают температуру плавления и затвердевания припоя. Серебро задерживает снижение прочности при старении, уменьшает окисление олова. Сурьма также увеличивает прочность соединения, но делает его хрупким и ухудшает растекание по меди. Механическая прочность припоев повышается с увеличением содержания олова, при этом одновременно увеличивается и его стоимость, так как свинец приблизительно в 20 раз дешевле олова.

В исследовательском центре фирмы IBM (г. Нью-Йорк) разработана технология «сухой» (бесфлюсовой) пайки, активированной лазерным излучением в виде импульсов длительностью 12 не с интенсивностью 10 мДж/см2. Нагрев подложек осуществлялся в атмосфере метилбромида СН3Вг при давлении около 103 Па. Под действием лазерного излучения инициировался фотолиз газовых молекул, химически активные компоненты которых реагировали с оксидами на припое и паяемых деталях с образованием летучих соединений, легко удаляемых из зоны пайки. Подложки нагревались излучением в местах паек до температуры, превышающей температуру плавления припоев на 30...40°С. Лазерная «сухая» пайка устраняет недостатки флюсовой пайки: разбрызгивание припоя, образование пустот в паяном шве, необходимость очистки деталей от флюсов после пайки. Для «сухой» пайки могут быть использованы и другие газовые атмосферы, например CH3I, CF8I, CH3C1 и др.

Оксисульфиды редкоземельных элементов. Эти материалы имеют общую формулу Ln2O2S и характеризуются гексагональной структурой. В отличие от оксидов редкоземельных элементов они, хотя и имеют такую же высокую температуру плавления, но не подвержены полиморфным превращениям. Для монокристаллов оксисульфидов характерны большая вероятность переходов в активаторных центрах, что резко повышает интенсивность полос в спектрах поглощения и люминесценции. Наличие ионов серы в кристаллической решетке позволяет вводить в нее большие количества активатора. Поэтому данный материал перспективен для создания минилазеров.

2) значительное снижение стойкости пресс-форм при отливке деталей из металлов, имеющих высокую температуру плавления (стали, медные сплавы и др.);

Припои и флюсы. Пайка печатных блоков предусматривает присоединение выводов навесных элементов к печатным проводникам платы с помощью припоя, имеющего более низкую температуру плавления, чем материалы соединяемых деталей. Припой в расплавленном виде должен взаимодействовать с паяемым металлом. Установлено [1], что при лужении и пайке меди припоями на основе олова в результате химической реакции (реактивной диффузии) на границе медь — припой неизбежно возникает интерметаллоидная прослойка CueSns, вызывающая охрупчивание соединения. Однако, проводя скоростную пайку при минимальной температуре, можно предупредить образование прослойки.

Сплавы индия с галлием, имеющие температуру плавления ниже нормальной, используют как жидкие проводниковые материалы для нанесения электродов на различные диэлектрические и полупроводниковые материалы.

Припои представляют собой специальные сплавы, применяемые при пайке. Пайку осуществляют или с целью создания механически прочного (иногда герметичного) шва, или с целью получения постоянного (не разрывного или скользящего) электрического контакта с малым переходным сопротивлением. При пайке места соединения и припой нагревают. Так как припой имеет температуру плавления значительно ниже, чем соединяемые металлы, то он плавится, в то время как основные металлы остаются твердыми. На границе соприкосновения расплавленного припоя и твердого металла происходят сложные физико-химические процессы. Припой растекаегся по металлу и заполняет зазоры между соединяемыми деталями. При этом припой диффундирует в основной металл, а основной металл растворяется в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое.

Мягкими в основном являются припои оловянно-свинцовые с содержанием олова от 18 (ПОС-18) до 90% (ПОС-90). Удельная проводимость этих припоев составляет 9—13% от удельной проводимости чистой меди, а ТК/ = (26 — 27)-Ю"6 К"1. Существуют также мягкие припои с добавками алюминия, серебра. Так, более легкоплавки припои, в состав которых входят висмут и кадмий. Их применяют в тех случаях, когда требуется пониженная температура пайки; механическая прочность их незначительна. Сплав Вуда (50% Bi; 25% РЬ; 12,5% Sn; 12,5% Cd) имеет температуру плавления всего 60,5 "С.

Реакция осуществляется при температуре 950° С. Кроме того, применяют методы термического разложения тетраиодида кремния SiI4 или силана SiH4 и др. После извлечения из соединений в целях получения очищенных монокристаллов кремний подвергают бестигельной вертикальной зонной плавке. В технологическом отношении кремний более сложный материал, чем германий, так как он имеет высокую температуру плавления 1420° Сив расплавленном состоянии химически весьма активен (вступает в реакцию практически со всеми тигельными материалами).

Индукционная плавильная тигельная печь ( 14-1) представляет собой цилиндрическую электромагнитную систему с многовит-ковым индуктором /. Поскольку загрузка 2 нагревается до температуры, превышающей температуру плавления, обязательным элементом конструкции печи является тигель — сосуд, в который

Печи для плавки алюминия. Особенности канальных печей для плавки алюминия и его сплавов связаны с легкой окисляемостью алюминия и другими свойствами металла и его окиси. Алюминий имеет температуру плавления 658 °С, разливки — около 730 °С, плотность его в расплавленном состоянии мала и составляет 2500 кг/м3. Низкая плотность жидкого алюминия делает нежела-

Существует несколько способов определения температуры размягчения материала. Одним из распространенных является метод «кольца и шара» ( 9-3, а). Прибор представляет собой латунное кольцо 4 и стальной шар 2. Кольцо заливается вровень с краями расплавленным испытуемым материалом 3, излишек его при охлаждении срезают горячим ножом. На слой материала в центре кольца кладут шар. Кольца с образцами .(число образцов указывается в стандарте) помещают в сосуд с водой или (при испытании более тугоплавких материалов) с глицерином и укрепляют на штативе /. Прибор нагревают со скоростью 5 иС/мин; температуру отмечают по термометру, кончик которого расположен в непосредственной близости от образца. За температуру размягчения принимают ту температуру, при которой испытуемый материал шда-

вило,-четыре одновременно) помещают в сосуд с глицерином : логично способу «кольца и шара»); при этом нижний край образцов должен находиться на глубине 50 мм под уровнем глицерина, а верхние концы трубок 4 должны быть расположены в воздухе над глицерином. Нагрев ведут со скоростью 2 °С/мин. За температуру размягчения принимается та температура, при которой ртуть продавливает испытуемый материал и падает на дно сосуда.

груза 4. Груз выбирают в соответствии с указаниями на материал. Глубина вдавливания измеряется с помощью индикатора 5 с ценой деления 0,01 мм и регистрируется самопишущим прибором; одновременно записывается температура материала. Прибор с образцом / помещают в термостат, где температуру повышают равномерно со скоростью 5 °С/мин (или 50 °С/ч). Жидкой средой могут быть нефтяное масло, парафин, глицерин и кремнийорганическое масло; жидкость должна обладать достаточной химической стойкостью, чтобы не оказывать воздействия на испытуемый материал. За температуру размягчения по Вику принимается температура, при которой глубина погружения индентора составляет 1 мм.

затрудняющая получение воспроизводимых номиналов тонкопленочных элементов. Увеличение класса чистоты обработки поверхности путем нанесения слоя легкоплавкого бесщелочного стекла .приводит к значительному уменьшению теплопроводности. По этой причине керамику 22ХС используют только для толстопленочных ГИС. Эта керамика имеет высокую температуру размягчения, что необходимо для осуществления высокотемпературного вжигания паст толстопленочных элементов при температурах до 900° С.

Битум «Рубракс» (ГОСТ 781—68) сорта А выпускается в виде неслипающихся между собой гранул. «Рубракс» А растворяется на 99% в хлороформе и сероуглероде, имеет температуру размягчения 125—135° С. При нагревании при 150° С в течение 2 ч из битума испаряется не более 0,1% летучих продуктов. При сжигании битума остается около 0,8% золы.

Твердые кристаллические диэлектрики при нагреве плавятся и для них характерным параметром является температура плавления Т'ПЛ(К). Аморфные материалы переходят из твердого состояния в жидкое в интервале температур. Такой переход характеризуют температурой размягчения Тра;)М-Температуру размягчения таких диэлектриков, как битум, воск, и некоторых видов компаундов определяют методом «кольца и шара». Для этого испытуемый диэлектрик заливается в цилиндрическое кольцо до самого верха ( 5.42, а). После затвердевания диэлектрика кольцо помещают на стойку и в центре поверхности кладут стальной шар. Стойку помещают в сосуд с жидкостью. При нагревании происходит размягчение диэлектрика и под нагрузкой, создаваемой шариком, он выдавливается из кольца. За Тразм принимают температуру, при которой выдавленная масса коснется пластины, расположенной на глубине Л.

Свойства ситаллов зависят от состава и способа получения. Они имеют более высокую механическую прочность, температуру размягчения и на (20-=-35) % большую теплопроводность, чем исходные стекла, лучшие диэлектрические свойства на высоких частотах. Электропрочность у бесщелочных ситаллов меньшая, а у щелочных большая, чем у стекол.

лов ВаО или РЬО, вводимых с целью сниженияг проводимости и диэлектрических потерь. Примером может служить стекло № 47 (см. 9.2). Оно имеет температуру размягчения свыше 700° С и коэффициент линейного расширения около 8 • 10"* l/град. Его состав (округленно) Si02 — 54%, ВА — 2%; (Na2O + К2О) — 11%, РЬО — 33%. Электрические свойства при 20° С: е = 7,5; tg б = 6-Ю"4. Необходимо отметить, что с повышением температуры быстро растут потери и проводимость: при 200° С tg б = 1,5-10~3, Y = 3,3-10~7 1/ом-см. Бесщелочные стекла. К бесщелочным стеклам относят главным образом алюмоборосиликатные стекла, почти не содержащие окислов щелочных металлов. Примером может служить стекло используемое для стекловолокна и для стеклопластиков. Его состав (округленно): Si03 —54%, А12О3— 14,5%, В2О3 — 10%, СаО— 16,5%, MgO — 4%, Na20 — 0,7%. Введение борного ангидрида вызывает некоторые затруднения в технологии и повышает стоимость стекла. Поэтому разработаны другие бесщелочные стекла, не содержащие бора. К ним относится стронциевое стекло, которое получают сплавлением окислов Si02, AlaO3, CaO, SrO и МпО2. Температура варки стекла — 1550° С.

Халькогенидные бескислородные стекла получаются сплавлением серы, селена или теллура с элементами III, IV и V групп периодической системы. Варка этих стекол производится в кварцевых колбах под вакуумом. Температура размягчения лежит в пределах 200 •*-ч- 450° С. По сравнению с кислородсодержащими стеклами халько-генидные имеют более низкую механическую прочность. Значительное развитие получили халькогенидные стекла, содержащие германий, мышьяк и другие элементы IV—V групп. Стекла имеют температуру размягчения 200 •*• 300° С, 'за исключением германиевых, где эта температура выше — до 550° С. Значение ТК1 = (1,2 - 2,4) -Ю^5 1/град. Стекла прозрачны в инфракрасной области спектра при длинах волн 1 -4- 17 мкм. Энергия запрещенной зоны составляет, например, для SeAs — 1,7 эв; для SeGe — 2,2 эв; полупроводниковые стекла характеризуются низкой' подвижностью носителей; она может составлять-величину 10~8 см^/в -сек. Стекла могут иметь как высокую, так и низкую проводимость у = 10~14 1/ом-см и менее. Многие стекла отлича-ются относительно большой диэлектрической проницаемостью & = ~ 7,5 •ч- 10 при частоте 9,5 -10 9 гц. Это в сочетании с малыми потерями (tg6 < 6-10~4) открывает перспективу их применения в конденсаторах. Присущий им спектр пропускания излучений может бьггь использован в создании оптических систем, наличие фоточувствительности — в телевизионной технике. Халькогенидные стекла, благодаря их низкой проводимости, могут найти применение также и в вакуумной технологии в качестве подложек для. пленочных элементов микрорадиоэлектроники. • •

Плавленные огнеупорные материалы по сравнению с материалами того же состава, полученными керамической технологией, отличаются большей плотностью, большей однородностью состава и совершенной кристаллической структурой. Поэтому они имеют более высокие механические и термические показатели: температуру размягчения, термостойкость, механическую прочность и стойкость против агрессивных сред. Коэффициент их усадки при термообработке ниже, чем у керамических огнеупоров. Получение плавленных огнеупоров в дуговых печах сопровождается снижением практически всех названных характеристик из-за примесей, попадающих в расплав из электрода. Индукционная плавка в холодных тиглях решает и эту проблему.

При молекулярной массе около 30 000 Полиэтилентерефталат имеет значительную механическую прочность и высокую температуру размягчения (примерно 200 °С). Он применяется для изготов-