Сварка в машиностроении.Том 1 (1041435), страница 120
Текст из файла (страница 120)
Монтаж навесных элементов с плоскими выводами в схемах на печатных платах выполняется несколькими способами сварки (или сварки-пайки) по двум вариантам (рис. 127); сварка плоских выводов приборов с токоведущими дорожками диэлектрической подложки (рис. 127, а) или с штырями, запрессованными в отверстия платы (рис. 127, б). При монтаже навесных элементов на печатные платы могут быть применены следующие способы микросварки давлением: двусторонняя контактная точечная; односторонняя точечная сдвоенным электродом; ультразвуковая. Из-за отклонения размеров выводов, токоведущнх дорожек на подложке, толщины покрытия и т. д.
для сварки плоских выводов обязательно применяют автоматическую подстройку режима в процессе сварки. ~'с Параметры режимов сварки и сваригЮеггла ваемость материалов микросхем. Свойства микросварных соединений, выполненных различными способами микросварки, за- 2гМ-ГСге С висят от следующих основных групп факторов: ~с сочетания сварнваемых материалов, стабильности их механических свойств н состояния соединяемых поверхностей; воспроизводимости параметров проф72 — ч2 4в~-гор с,с цесса сварки и эффективности применяемых систем регулирования н управления; типа рабочего инструмента, 'обеспечиРис.
128. Оптимальный термический вающего получение сварных соединений цикл при сварке проводников с тон необходимой формы. кими металлическими пленками на Трудности создания соединений в хрупких подложках электронных микросхемах заключаются в специфике элементов и особенностях контактируемых пар: чрезвычайно большая разница в толщинах соединяемых элементов (проводники диаметром 20 †7 мкм и пленки толщиной ~ ! мкм) и большое различие физических свойств свариваемых элементов.
Для сварки проводников с тонкопленочными контактными площадками, напыленными на разнообразные подложки, применяется несколько способов в зависимости от сочетания свариваемых материалов выводов и контактных площадок (табл. 34). При сварке проводников с металлическими пленками на изоляционных подложках из стекла, ситалла, керамики необходимо создать такой цикл нагрева свариваемых деталей, при котором не происходит разрушения подложки в зоне в результате термического удара. Наиболее приемлемый термический цикл нагрева и охлаждения подложки в зоне сварки .оказан на рис. 128. При монтаже выводов навесных элементов на печатные платы, которые нельзя нагревать до высокой температуры, требуется выполнять сварку при минимальной длительности импульса (менее 3 — 5 мс).
Наиболее распространенным способом соединения при монтаже приборов в корпусе проволочными выводами остается термокомпрессия (табл. 35). При термокомпрессии круглых проводников с металлическими пленками существует область оптимальных параметров режима (температура и усилие сжатия), в которой обеспечивается максимальная прочность сварных соединений. Величина этой области зависит от сочетания свариваемых материалов и типа рабочего инструмента. О О и нй а ан И О О,О чианим ,' ! + -г ниа~~ ~ ! ой на Сб О Ф О О О в О О Ф й Зининнгнэ йо аа н н Л и ни + О.ГОИОГ + + и н а н ф О нннннН ! О й О, й О Я Ю О г.г + Ю О О и и и я и и и а О О О - "О О и ООО и О И' ннниионг~г и и НО И аОО я ййи ОМО ОГ.ОГГОЕ ннаним ~ 1 + О Ои ВО оы Оо М О нинииопг~г Н О, О н ннннин О а и 8 5 и О м ь фЦ и О и $ Ю ~й ОХ $ Н я э йо У $ О НО а 1 + + О О с О и а и $ О Я О $ О и й О и О О Ф О О О и О а Е Ф ОО й ай.
йн яя Дй Ф 489 488 Специальные виды сварки Сварка в микроэлектронике и И О"; о о ао ~до чк~/ и о ж ( о 1 и ОО" оо мо а о о Р -т + оо АЛ1 о и Ф и ы о о а Р Ф ьо + о'о ++ оо ЛК и о о Ф В о Й и и о. М и о яая ма° % +. лм к, ой ло о, оа СЧ о .~.+ -о ЧЧ т + ил о В их о. | о о йо о ' ;оъ сч Д о~ он о + Ф о в о Ом 1 Ро о до во М и ои О $ о~ ,д и 2, ~ и У5 мо "о ч о. в.
и и к ам ы рм О И О Ф и и Ю о а о. Ф и о $ о Я- о .о О о,+ Оо ао Оо 65. Ориентировочные режимы термокомпрессии некоторых сочетаний материалов Как и при термокомпрессии, при СКИН для каждого сочетания свариваемых материалов существует определенная область значений параметров режимов, в которой можно получить оптимальные свойства (прочность) сварных соединений (табл. 36). 66, оптимальные режимы СКИН для некоторых сочетаний свариваемых материалов Для соединения проводников из меди, золота, никеля, ковара и золоченого козара толщиной 30 — 100 мкм с контактными площадками на диэлектрических подложках наиболее преспективным методом является односторонняя контактная сварка (табл.
37). Ультразвуковой микросваркой соединяются круглые и плоские проводники с различными тонкими пленками, нанесенными на подложки нз полупроводниковых или керамических материалов, Наиболее эффективно ультразвуковая сварка применяется для соединения трудносвариваемых другими способами материалов (алюминиевая, танталовая или ниобиевая пленка на керамических подложках с алюминиевым проводником и пр.). При всех способах сварки круглых и плоских проводников к тонким пленкам на различных подложках прочность соединений в зависимости от технологических параметров имеет экстремум, который определяется величиной деформации проводника и характером разрушения соединения (по проводнику, с вырывом пленки, по плоскости соединения проводника с пленкой).
На рис. 129 показано влияние основных параметров ультразвуковой сварки (длительностн т, усилия сжатия Рсв и амплитуды колебаний инструмента $св) о на прочность Я и коэффициент вариации прочности у= — 1006~6 сварных соедиЯср нений алюминиевой проволоки с алюминиевыми пленками. Сварку проводили и о и $ ч ! и о и и и о а о $ о $ ы о и о о и и о Д $ ч и л о н и а о 6 о о' и оо я и и к о 4! во мо ЖО 1 чк 491 Снег)иальные виды сварки Сварка в,чикроэлектронике гд 72 70 Ф г1 7г 70 7>27 УХ «,мкм Х РХ ~% !7,гс Рис, 129. Зависимость прочности Я и коэффициента вариации у прочности от параметров ультразвуковой сварки при соединении алюминиевой проволоки диаметром 40 мкм с пленкой алюминия 8 = 1 мкм на кремнии.
Режимы сварки: !) мощность УЗК >>! = 75 ° )О '> Вт, г = 25 гс> г!) )Ч = 75 ° !О '> Вт, с=032с; 77!) г =25 гс, т= =0,32 с 7!) о" 020 !128 0.72 Рл ь,с Ш тельному влиянию на воспроизводимость прочности соединений близко к амплитуде колебаний. Характер разрушения зависит от многих факторов, основными из которых являются: полнота взаимодействия соединяемых материалов на контактных поверхностях; величина пластической деформации проводника в зоне контакта; форма сварной точки, которая зависит от рабочего профиля инструмента (пуансона, деформирующего привариваемый проводник); адгезия пленки с подложкой или подслоем, которая может изменяться при воздействии сварочного импульса; пластичность привариваемого проводника и уровень механических напряжений, возникающих в проводнике и подложке. При выборе способа соединения и отработке режимов сварки обычно добиваются такого положения, чтобы разрушение соединения происходило по проволоке в зоне деформации или с отрывом части сварной точки от пленки и лишь иногда допускается разрушение с отслаиванием от пленки.
на частоте 60 кГц инструментом с рабочим торцом шириной 90 мкм и поперечной канавкой. Прочность соединений проверяли при испытаниях на отрыв под углом 90'. При испытании разрушение соединений происходит по проволоке вдали от зоны сварки а, в месте наибольшей деформации проволоки б, с отслаиванием проволоки от пленки в н с отрывом части соединения г. Из графиков определяются зоны оптимальных режимов А, в которых Я > > 0,5О„Р нн и у ( 20%, а разрушение происходит по виду б.
Эти зоны показывают, что наиболее критичным параметром является амплитуда колебаний и нан. менее критичным — длительность процесса. Усилие сжатия по своему относи- 7% % ге При этом требуется, чтобы прочность соединения составляла определенный процент от прочности проводника на разрыв или от прочности адгезии пленки с подложкой (от 30 до 100%), устанавливаемый в зависимости от условий эксплуатации изделия. Контроль качества соединений в микросхемах. Все способы контроля качества сварных соединений можно разбить на два основных вида: испытания с разрушением соединений и испытания без разрушения как отдельных соединений, так и готовых микроэлектронных схем и приборов. К разрушающим способам контроля относятся механические испытания соединений; микроскопические исследования на шлифзх с применением обычных металлографических или электронных микроскопов; химический анализ (как обычный, так и с помощью электронного микрозонда).
К неразрушающим способам контроля можно отнести визуальный осмотр соединений и готовых приборов; оценку качества соединений с помощью щупов; испытания на герметичность корпусов; просвечивание рентгеновскими лучами; определение характера распределения температуры работающего прибора с помощью инфракрасных микроскопов; оценку электрических параметров готовых приборов. Несколько промежуточное положение занимаюг нспыгания приборов и схем на надежносгь; ударные и виброиспытания, климатические испытания, испытания на термоудары, испытания на старение, длительные электрические испытания на наработку элементо-часов до первого отказа и другие испытания. При анализе причин отказов какого-либо прибора сначала используют все возможные способы неразрушающих испытаний, а затем применяют разрушающие способы контроля, Основные виды и причины дефектов сварных соединений и отказов микросхем приведены в табл.
38. Для обеспечения высокой воспроизводимости качества наиболее целесообразно проводить контрольные испытания в несколько этапов: при испытании технологического оборудования; при выборе технологического процесса и подборе параметров режима сварки на данной установке„' периодические производственные испытания для контроля технологического процесса; контроль качества и надежности готовых соединений и интегральных схем. Механические исти>)тания и металлографический анализ соединений являются наиболее эффективными способами контроля и оценки качества соединений в различных микроэлектронных схемах при отработке технологических режимов сварки или пайки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
