Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 119
Текст из файла (страница 119)
Для присоединения круглых и плоских выводов навесных элементов к тонким пленкам на хрупких подложках и к печатному монтажу применяют контактную сварку сдвоенным электродом (рис. 124, б) и сварку строенным электродом трехфазным током (рис. 124, в). При односторонней сварке сдвоенным иливстроенным электродом электроды устанавливают на верхнюю привариваемую деталь (проволоку, ленту) и прижимают к нижней детали. Таким способом можно с успехом приваривать проводники диаметром от 20 до 150 — 250 мкм из Ап, Сп, Ад и других металлов к тонким пленкам на керамических подложках. Одностороннюю шовную сварку коническими роликами применяют для герметизации металлостеклянных и металлокерамических корпусов микросхем металлическими крышками. Ультразвуковая микросварка и комбинированные способы сварки успешно используются при изготовлении гибридных схем, транзисторов и интегральных схем.
В микроэлектронике используются следующие способы ультразвуковой и комбинированной микросварки: сварка продольными и продольно-поперечными колебаниями (рис. 125, а); сварка крутильными колебаниями (рис. 125, б); сварка с косвенным импульсным нагревом (УЗСКН) (рис. 125, в); термокомпрессия с ультразвуком. Основными параметрами процесса при ультразвуковой микросварке являются амплитуда колебаний рабочего торца инструмента, которая зависит от электри- 483 482 Специальные виды сварки Сварка в лгикроэлектронике г з и,6 р лг рз 6 6 4 э г 6 ЗВ а) ° ггсз ) .) 4 а) Т у а) Ф) «еской мощности преобразователя и конструктивного исполнения колебательной системы; усилие сжатия свариваемых элементов; длительность включения ультразвуковых колебаний. При комбинированном методе сварки (УЗСКН) регулируемыми параметрами также являются температура нагрева инструмента или изделия, время относительного смещения импульса ультразвука и нагрева.
Процесс ультразвуковой микросварки продольными и продольно-поперечными колебаниями характеризуется малыми амплитудами колебаний (1 — 10 мкм) и относительно большими удельными давлениями (0,5 — 1 ос свариваемого материала). Ультразвуковую микросварку применяют для выполнения монтажа гибкими проводниками, присоединения кристалла к корпусу, беспроволочного монтажа л Рис. 124.
Схемы односторонней контактной сварки: а — односторонняя точечная сварка: 1 — электрод для сжатия свариваемых дета. лей и подвода тока к проволоке; 2 — электрод для подвода тока к :инне печатной платы; у Э вЂ” контактная площадка нлн шниа печатной платы; 4 — диэлектрическое основание печатной платы; 6 — привариваемая проволока нли Х лента; б и в — односторонняя сварка соответ- ственно сдвоенным электродом (с параллелье) ными зазорами) и строенным электродом трех- фазным током (1 — электроды,' 2 — приварнваемый проводник; 3 — тонкая металлическая пленка; 4 — диэлектрическая подложка); г — односторонняя шовная свариа — пайка коническими роликами: ! — конические ролики; 2 — сварочный трансформатор; 3 — крышка корпуса; 4 — металлическая рамка; 6 — керамическое основание корпуса микросхемы интегральных схем методом «перевернутого кристалла», присоединения плоских выводов к кремниевым кристаллам диодов.
Холодная сварка осуществляется за счет пластической деформации свариваемых деталей под действием давления без дополнительного подогрева. Для получения высококачественного сварного соединения при холодной сварке необходимо обеспечить точную сборку и чистоту свариваемых поверхностей и необходимую степень деформации, зависящую от соединяемых металлов (от 35% для сочетания золото+ золото до 80% для сочетаний медь+ медь, медь+ ковар и ковар+ ковар.) В микроэлектронике этот способ применяется для герметизации металлостеклянных корпусов приборов.
Микросварка давлением с образованием евтектики заключается в нагреве деталей до температуры образования эвтектики соединяемых материалов при одновременном сжатии и подаче колебаний (при необходимости). Способ наиболее приемлем для непосредственного присоединения плоских золоченых выводов к полупроводниковым кремниевым кристаллам, если требуется сравнительно большая площадь контакта (0,2 — 2 ммв), при соединении кристаллов интеграл(- ных схем с золоченой поверхностью корпуса, прн соединении медных лепестковых выводов, покрытых оловом, с золочеными выступами на кристалле ИС. Микроплазменная сварка является разновидностью сварки плавлением.
Отличительная особенность процесса — создание ионизированного потока инертного газа (смесь аргона с гелием (до 70%), с водородом (до 10 — 15%) или азотом). Расплавление металла происходит сжатой дугой прямого действия и потоком плотной ионизированной плазмы. Этот способ сварки применяется для герметизации конусов приборов из новара или никеля толщиной 0,1 — 0,3 мм. При этом сила тока составляет 5 — 10 А, скорость сварки 15 — 150 м7«. Рис.
125. Схемы устроиств для ультра звуковой сварки: 6) а — лля ультразвуковой сварки продольны. ми (продольно-поперечными) колебаниями: 1 — магнитострикцнонный преобразователь; 2 — волнсвод; 3 — опора и устро- йство для создания усилия сжатия; 4 — сварочный инструмент (наконечник)( 6 — свариваемые детали; 6 — опора для крепления деталей; 7 — обмотка возбуждения;  — обмотка подмагничивания; б — для ультразвуковой сварки крутнльйыми колебаниями: 1 — преобразователь", 2 — обмотка возбуждения; Э вЂ” концентратор; 4, 6 — волноводы; 6 — стержень, совершающий крутильные колебания; 7, Е, 9 — свариваемые изделия; 10 — столик; 11 — спираль для нагрева; г — для ультразвуковой сварки с косвенным импульсным нагревом: 1 — магнитострикционный преобразователь; 2 — волновод; 3 — сварочный инструмент; 4 — источник питания для нагрева сварочного инструмента Лазерная сварка находит применение при монтаже различных элементов а иоэлектронной техники и при герметизации корпусов.
Для микросварки наиболее широко используются лазеры на твердом теле (стекло с неодимом, р д алюмоиттриевый гранат) с энергией излучения 2 — 30 Дж и длительностью импульса Электронно-лучевая сварка успешно применяется для герметизации радио- электр н о ных устройств в металлостеклянных корпусах. Обычно используется — и силе тока в л че импульсная сварка при ускоряющем напряжении 20 — 100 кВ и си е о у до нескольких десятков миллиампер. диффузионная сварка в вакууме и в водороде начинает применяться в производстве микросхем для сварки термокомпенсаторов кристаллов и на других Выполнение соединений в микросхемах.
Применяется несколь о к схем монтажа полупроводниковых приборов и интегральных схем, в которых для соединения используются различные способы микросварки. Наиболее широко распространенной схемой монтажа является соединение контактных площадок полупроводникового кристалла прибора, полученного 484 Сварка в микроэлектронике Специальные виды сварки слосод Фыполненик соединеник дна хлестну калиллкрным инструментс м с одрыдом лро Фасоли(или с о броской кок(ницами) дстык с одраеоданием гиаоика и Фнаклестку с обреекой или одры дом Фчаклеслку иглой одреелой лродолоки краем инстр мента или нокгницами Фнаклестку иньтрументж ,птичий клчод" с одрыдом лродолоки наз дание олеоации сод ещение лродолоки и инструмента с контактной ллощадкои ~с Фыдодом корпуса) сдарка лербЫ точки Рис.
126. Схемы беспроволочного монтажа микросхем; 1 — кристалл интегральной схемы; х — лепестковые выводы («паучкиз); Š— внешние выводы корпуса (ковар, покрытый золотом или алюминием); 4 — йодложка схемы из керамики; б — столбиковые жесткие выводы (выстуны); б — «балочные» выводы Рис. 127. Схема монтажа навесных элементов на печатные платы: 1 — навесной элемент (иятегральная схе. ма, транзистор, резистор); з — токоведущая дорожка печатной платы; Š— вывод навесного элемента; 4 — металлический штырь; б — диэлектрическая плата (стеклотекстолнт.
гетинакс) сод ещение лродолоки и инструмента с Фыдодом карлуса Одарки Флорой точки Одрсока или одрыд лродолоки по планарной технологии, с внешними выводами корпуса с помощью гибких проводников. Один конец круглого проводника из алюминия или золота диаметром 10 — 300 мкм должен быть приварен к тонкой металлической пленке из алюминия нли золота, папыленной на окисленный кремний, а другой — к золоченому или алюминированному ковару или к золоченой толстой пленке на керамическом основании корпуса.
При сборке кремниевых бескорпусных диодов плоские медные золоченые выводы присоединяют непосредственно к полупроводнику микросваркой давлением с образованием эвтектикн. Последовательность выполнения операций монтажа проволочных соединений между контактными площадками интегральных схем или транзисторов и выводами корпуса различными спосо- Я бами приведена в табл. 33. При сварке термокомпрессией, кос- венным импульсным нагревом и ультра- а) звуком можно применять все варианты Ю ф монтажа.
Прн односторонней контакт- 1 ной сварке приемлемой является только сварка внахлестку по первым двум вариантам. Ф,) В гибридных интегральных схемах гибкие проводники сваривают с металлическими пленками (тонкими и толстыми), напыленными или выращенными гальванически на диэлектрических подложках (ситалл, поликор, алюмокерамика). Разработаны и начинают широко применяться в промышленности беспроволочные методы монтажа интегральных схем, позволяющие максимально автоматизировать процессы их сборки. Беспроволочный монтаж выполняется по нескольким схемам, отличающимся конструктивным исполнением соединяемых элементов (рис. 126). Наибольшее развитие получил способ монтажа лепестковых («паучковыхя) выводов к кристаллу и внешним выводам корпуса или контактным площадкам керамической подложки (рис. 126, а).
Для присоединения навесных элементов в гибридных схемах широко используется монтаж способом «перевернутого» кристалла с контактными выступами (столбиками) на подложке или кристалле (рис. 126, б). Находит применение и способ монтажа с балочными выводами, причем этн выводы могут быть как на кристалле полупроводникового прибора, так и на подложке гибридной схемы (рис.
126, в). При беспроволочных способах монтажа сваривают разнообразные сочетания материалов (А1 — А!, А! — Ап, Ап — Ап, Сп — Зп — Ап и др.) и применяют различные типы соединений. При этом используются в основном групповые способы сварки (пайки), которые требуют более тщательного подхода к разработке и применению способов микросварки и рабочего инструмента. 55. роследодательность операций при созидании лродолочнык соеди- нений мекгду контактными площадками обозначения: 1-рабочий инсгпруменп); 2-проделана; 5-конгпактная площадка 4-дыдод корпуса; 5-еорелка 488 487 Сггецггальные виды сварки Сварка в микроэлекгронггке Все способы беспроволочного монтажа разрабатывались в первую очередь с целью повышения производительности и надежности микросхем и снижения стоимости сборки и монтажа ИС и ГИС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
