Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 47
Текст из файла (страница 47)
673 К 1300 ... 400 'С). При ультразвуковой сварке в зону соединения подводятся сдвиговые ультразвуковые колебания с амплитудой 0,5 ... 2 мкм и частотой 20 60 кГц и поверхности сжимаются с удельным давлением 20 ... 120 МПа. Выделяющееся на границе стыка в результате сдвиговых колебаний тепло, разрушение окисных пленок и взаимное сжатие способствуют образованию на начальном этапе взаимодействия качественного соединения. С наибольшими трудностями при монтаже перевернутых кристаллов сталкиваются при совмещении их контактных выступов с контактными площадками основания.
Особенно это актуально для шариковых выводов, совершенно не выходящих за контуры кристалла. Универсальной установкой для присоединения перевернутых кристаллов к внешним выводам методом ультразвуковой или термокомпрессионной сварки является установка ЭМ-431. Контроль за процессом соединения производится в микроскоп через оптическую систему с полупрозрачным зеркалом (рис. 9.4). Инструмент 1 с вакуумной присоской на торце захватывает предварительно ориентированный кристалл 2 из подающей кассеты. Оператор, наблюдая в микроскоп 6, вручную совмещает изображение контактных площадок основания 4 и шариковых выводов кристалла, перемещая рабочий столик 5 в двух взаимно перпендикулярных направлениях и по углу.
После совмещения 228 зеркало 3 убирается, инструмент опускается и кристалл монтируется на основание. Имеется возможность подогрева рабочего столика и инструмента, работает установка в полуавтоматическом цикле. Технические характеристики установки ЭМ-431: Производительность . . . . . . . до 400 кристбч Точность совмещения........ щ0,015 мм Размеры рабочего поля манипулятора... ЗОХ40 мм Число кристаллов в кассете...... до 200 диапазон регулирования усилия сжатия... 1,6... 15 Н диапазон регулирования температуры: рабочего стола . 373... 623 К (100 ..
350 'С) 423 ., 723 К (150... 450 'С) 59,,61 кПт 0,3 кВт 1200Х660Х1130 мм 140 кг инструмента Частота ультразвукового генератора Потребляемая мощность Размеры . Масса Применяется оборудование такого типа нри монтаже отдельных кристаллов со сравнительно небольшим числом выводов при сборке гибридных ИС. Оборудование весьма производительно, а процесс монтажа отличается малой трудоемкостью.
Второй технологический процесс — монтаж кристаллов на ленточных носителях — также реализует групповой метод сборки. В нем, чтобы повысить точность совмещения„применяют ленточный носитель выводов толщиной 40 ... 60 мкм,позволяющий производить его непосредственное совмещение и соединение с контактными выводами кристалла. В качестве носителя используется ал1оминиевая, реже медная, фольга со сформированной на ней выводной рамкой, или фольга на прозрачной органической пленке, что повышает жесткость носителя и позволяет формировать на нем развитые выводные рамки. Полуфабрикатом для формирования таких ленточных носителей служит фольга с подслоем органической пленки, в нужных местах участки фольги либо участки пленки удаляют, последовательно проводя ряд фотолитографических операций и операций травления.
Для сборки ИС широкого применения выпущен комплект оборудования, реализующего метод монтажа кристаллов на ленточных носителях. На установке ЭМ.434 проязводится групповое присоединение контактных площадок кристалла к кадру ленточного носителя методом ультразвуковой сварки. Носитель поставляется в рулонах и при присоединении сматывается с катушки.
Затем кристалл защищают компаундом, отделяют и на установке ЭМ-435 наружные выводы ленточного носителя, оставшиеся на кристалле, приваривают групповым методом к выводной контактной рамке. Производительность этого комплекта оборудования составляет 400 ... 500 ИС в час. 229 Для приварки выводов ответственных ИС и БИС обычно используют третий метод сборки — метод индивидуальной разварки выводов кристаллов, включающий монтаж кристаллов в корпус или на выводную рамку и последовательный монтаж соединений между контактными площадками кристалла и контактными площадками выводов корпуса или рамки.
Несмотря на меньшую по сравнению с групповым методом производительность, этот метод обеспечивает лучшее качество соединения благодаря стабильности давления в каждой зоне сварки, меньшему термическому и механическому воздействию на кристалл, возможности индивидуального контроля качества сварки каждом перемычки. 'Типовой комплект оборудования для реализации метода сборки индивидуальной сваркой выводов включает установки для монтажа кристалла в корпус ИС или на выводную рамку, для микросварки выводов и установки герметизации БИС и ИС.
При этом дискретные корпуса или отрезки ленты с 1Π— 12 объединенными выводными рамками либо индивидуально подаются из специальных вертикальных кассет, либо объединяются ленточным носителем из специальной пластмассы в длинные ленты и подаются из бобин, что резко повышает вместимость загрузочно-разгрузочных накопителей, упрощает механизмы загрузки и транспортирования.
Для монтажа кристалла в корпусе или на выводной рамке используются установки ЭМ-438А, ОЗПВ-1 и ЭМ-4085. Корпуса или выводные рамки могут подаваться из кассет либо из бобин, для чего установки комплектуются сменными устройствами подачи и транспортирования корпусов. Кристалл присоединяется клеем ВК 32-200 или с помощью эвтектической пайки, иногда с ультразвуковым воздействием. Установка монтажа кристаллов ЭМ-438А предназначена для монтажа кристаллов методом эвтектической пайки с ультразвуковым воздействием и является одной из первых установок этого типа, реализующих автоматический цикл работы. Принципиальная схема установки изображена на рис.
9.5. Рабочий столик 16 оснащен устройством подогрева и системой подачи дискретных корпусов или отрезков лент с выводными рамками из кассет или системой протягивания сплошной ленты-носителя с выводными рамками. Столик 18 с установленной на нем кассетой с кристаллами 19 перемещается координатным приводом 17 так, что под инструментом 21, закрепленным в ультразвуковой головке, в начале каждого цикла обработки останавливается очередная ячейка кассеты с кристаллом.
Инструмент опускается, включается вакуумная присоска, захватывает кристалл, затем инструмент перемещается в рабочую зону над столиком 16. Здесь кристалл 230 2 у 4 77 /6 т Ркс. 9.5. Киеематическая схема установки ЭМ.438А опускается в корпус или на выводную рамку, установленные на столике и предварительно разогретые до температуры 523 ... 723 К (250 ... 450'С).
Подачей тока в спираль 20 инструмент 21 также нагревается до 393 ... 573 К (120 ... 300'С), включается ультразвуковой генератор и производится процесс пайки. Вертикальные движения инструмент получает от электродвигателя 15, совершающего реверсивное вращение на один оборот в одну и другую стороны. При этом вращение передается через червяк 14 и червячное колесо !3, пару шестерен 12 и 10 нз кулачок 11, толкатель которого поднимает и опускает сварочную головку. Горизонтальные перемещения ультразвуковая головка 2 получает от кривошипа 9, входящего с помощью ролика 6 в паз водила 3 кулисного механизма. Перемещается ультразвуковая головка в шариковых направляющих корпуса 1. Для регулировки величины и места хода предусмотрены два упора 5, ограничивающие угол поворота водила.
При наезде водила на упор оно останавливается, но весь привод продолжает работать, проводя дальнейшее опускание инструмента. При этом вращаться валу позволяет пружина 7, связывающая диск 8, на котором укреплено водило с валом. Усилие прижима инструмента регулируется грузом 4. На валах привода установлен ряд бесконтактных выключателей, управляющих автоматическим циклом работы и производящих в необходимые моменты времени включение и вы- 23! ключение привода перевода кассеты, включение спира,чи импульсного нагрева инструмента, реверсивное переключение двигателя 14, обдув кристалла на рабочем столике, вакуумирование вакуумной присоски инструмента. Техническая характеристика установки ЭМ-438А: 1000 крист./ч до 1,8Х!,8 мм 523... 723 К (250 ..
450 'С) 393...573 К (120... 300 'С) 0,5 кВт 1020хббОХ1277 мм 155 кг Произаодительность Размеры монтируемых кристаллоа Температура на рабочем столике . Температура нагрева инструмента Потребляемая мощность Габаритные размеры Масса Установки ОЗПВ 2000-1 и ЭМ-4085 представляют новое поколение оборудования для монтажа кристаллов, создание которого стало возможным благодаря применению микропроцессорных систем управления и систем искусственного зрения, реализуемых на новейшей элементной базе (микроЭВМ и приборах с зарядовой связью).
В установках нового поколения широко применяются новые электромеханические преобразователи электрической энергии в механическое перемещение рабочих органов — шаговые н линейные шаговые двигатели, позволяющие реализовать все преимущества микропроцессорных систем управления. Для примера сравните привод ультразвуковой сварочной головки установки ЭМ-438А и описанной далее установки микросварки выводов с управлением от микроЭВМ. Хотя в по. следней установке сварочная головка осуществляет гораздо более сложный цикл работы, конструктивно она выглядит проще. Нет большого числа управляющих бесконтактных лепестков, кулачков, упоров и пружинных демпферов, а точность и плавность гораздо выше — и все это результат применения шагового двигателя и управляющей микроЭВМ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
