SU1139588A1 - Конструкци па ного соединени деталей из разнородных материалов - Google Patents

Abstract

КОНСТРУКЦИЯ ПАЯНОГО СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержаща  керамическую подложку, металлическое основание, прокладку и припой, размещенные между подложкой и основанием, отличающа с  тем что, с целью снижени  термомеханических напр жений, повыщени  термической прочности и улучшени  теплоотвода от подложки прокладка выполнена в виде по. крайней мере одной цилиндрической винтовой спирали из круглой проволоки и из материала с высокой теплопроводностью, а ось спирали расположена параллельно плоскости соедин емых деталей. т Од СО СП 00 оо

Description

Изобретение относитс  к пайке, в частности к конструкции па ного соединени  деталей из разнородных материалов. Известна конструкци  па ного соединени  деталей из разнородных материалов, содержаща  промежуточный элемент из керамики с коэффициентом термического расширени  (КТР) присоедин емого металла, при этом промежуточный элемент соедин ют с керамикой через клей 1. Недостатком указанной конструкции  вл етс  наличие сло  кле , имеющего низкую тепло- и электропроводности, в то врем  как только слой кле  снимает термомеханические напр жени . Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  конструкци  па ного соединени  деталей из разнородных материалов, содержаща  керамическую подложку, металлическое основание, прокладку и припой, размещенные между подложкой и основанием , при этом прокладка выполн етс  перфорированной из эластичного упругого материала , не смачиваемого припоем 2. Указанна  конструкци  па ного соединени  позвол ет снизить термомеханические напр жени  и повысить термическую прочность спа  вследствие расчленени  спа  на множество локальных точек и использовани  промежуточного элемента из упругого материала. Возникающие в процессе термоциклировани  напр жени , обусловленные разностью КТР, частично, в узком диапазоне температур, компенсируютс  за счет пластической деформации в слое припо  и упругой деформации сетки, что уменьщает растрескивание подложки. Однако известна  конструкци  па ного соединени  позвол ет получить соединение, работоспособное в узком диапазоне изменени  температур и при- незначительном расхождении КТР материалов керамической подложки и металлического основани . Кроме того, значительно снижаетс  уровень рассеиваемой мощности схемы, выполненной на керамической подложке. При больших мощност х (р 20Вт/см2) рассе ни  отдельных элементов, расположенных на подложках, например пленочных резисторов, используемых в качестве поглотителей СВЧ энергии, возрастает перепад температур меж ду соедин емыми детал ми. Это обусловлено тем, что эластичный упругий материал (резинова  сетка) обладает низкими теплопровод щими свойствами и увеличивает контактное тепловое сопротивление, а столбики припо  создающие множество локальных точек пайки, имеют невысокую теплопроводность и электрическую проводимость на пор док хуже чем медь, вследствие чего ухудшаетс  теплоотвод, возникает перегрев элементов и выход их из стро . Пониженна  электрическа  проводимость ухудщает электрические параметры схем, выполненных на керамической подложке в СВЧ диапазоне, вследствие включени  повыщенного сопротивлени  столбиков припо  между экранной стороной подложки и основанием,  вл ющимс  общей землей. Цель изобретени  - снижение термомеханических напр жений, повыщение термической прочности и улучшение теплоотвода от подложки. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в конструкции па ного соединени  деталей из разнородных материалов, содержащей керамическую подложку, металлическое основание , прокладку и припой, размещенные между подложкой и основанием, прокладка выполнена в виде по крайней мере одной цилиндрической винтовой спирали из круглой проволоки и из материала с высокой теплопроводностью , а ось спирали расположена параллельно плоскости соедин емых деталей . На фиг. 1 изображена конструкци  па ного соединени ; на фиг. 2 - варианты расположени  винтовой спирали. Конструкци  па ного соединени  включает в себ  металлическое основание 1, прокладку в виде цилиндрической винтовой спирали 2, керамическую подложку 3 и припой 4, причем ось 5 спирали 2 расположена параллельно плоскости соедин емых деталей 1 и 3. Цилиндрическа  спираль располагаетс  на основании так, что обеспечиваютс  необходимые технические параметры полученной сборки. Так, дл  повыщени  рассеиваемой мощности на единицу поверхности керамической подложки необходимо обеспечить максимальное число точек касани  витков спирали с экранной поверхностью керамической подложки, это условие также необходимо выполн ть при работе схемы в СВЧ диапазоне. При работе в низкочастотном диа. пазоне и малых мощност х рассеивани  на единицу площади керамической подложки и дл  снижени  материалоемкости и трудозатрат можно обходитьс  укладкой спирали замкнутой фигурой по форме подложки. Применение круглой проволоки позвол ет создать точечные контакты в местах спа  проволоки с металлическим основанием и экранной луженой поверхностью керамической подложки, применение проволоки другого профил  сечени , как правило, увеличивает площадь этих контактов и повыщает жесткость спирали в осевом и радиальном направлении при приложении термомеханических усилий. Свертывание проволоки в цилиндрическую винтовую спираль создает технологическую конструкцию промежуточного элемента - прокладки, которую удобно размещать на основании. Спираль позвол ет упор дочить расположение точек касани  и количество их, что повышает достоверность расчетов при расчете теплопроводности спа  и максимальной допустимой мощности, рассеиваемой элементами на подложке . Применение проволоки из материала с большой теплопроводностью позвол ет повысить теплопроводность соединени . Расположение оси спирали параллельно основанию увеличивает прочность па ного соединени  как на отрыв, так и на сдвиг. Кроме того, предлагаемое расположение спирали повышает виброустойчивость конструкции , что особенно важно при работе в СВЧ диапазоне, так как жесткое крепление подложки исключает по вление паразитной модул ции рабочего сигнала при наличии вибрации . Выполнение спирали цилиндрической и расположение ее оси параллельно основанию при наличии двух диаметрально расположенных точек спа  (креплени ) каждого витка позвол ет значительно повысить термическую прочность и снизить термомеханические напр жени , так как температурное изменение линейных размеров основани  не передаетс  через упругий элемент - виток спирали на керамическую подложку. Кроме того, возможно использовать материалы с любой максимальной разницей по КТР, при этом соединение выдерживает без разрушени  большие значени  перепада температур от 70 до 150°С.

«

Фиг. 2

Claims (1)

1. КОНСТРУКЦИЯ ПАЯНОГО СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ

   МАТЕРИАЛОВ, содержащая керамическую подложку, металлическое основание, прокладку и припой, размещенные между подложкой и основанием, отличающаяся тем что, с целью снижения термомеханических напряжений, повышения термической прочности и улучшения теплоотвода от подложки, прокладка выполнена в виде по. крайней мере одной цилиндрической винтовой спирали из круглой проволоки и из материала с высокой теплопроводностью, а ось спирали расположена параллельно плоскости соединяемых деталей.

   фиг. 1