14-04-2020-СОВР-ТЕХНОЛОГИИ-ПРОИЗВ-РЭА-ТРЕТЬЯКОВ (1171921), страница 11
Текст из файла (страница 11)
МикросваркаК микросварке прибегают при проволочном и ленточном монтаже. Ввидумалых толщин соединяемых элементов (порядка 1,5мкм для площадки инесколько десятков мкм для перемычки) сварка должна выполняться безрасплавления соединяемых элементов. Таким образом, все разновидностимикросварки представляют собой сварку давлением. В этом случае прочностьсоединения обеспечивается электронным взаимодействием соединяемыхповерхностей и взаимодиффузией материалов в твердой фазе, что, в своюочередь, требует применения пластичных материалов и обеспечения плотногоконтакта на достаточно большой площади.
Так как необходимую площадьконтакта можно получить лишь за счет пластической деформации перемычки, кматериалу последней предъявляются требования пластичности. Для облегченияпластического течения материала, а также для ускорения взаимодиффузии, вовсех видах микросварки предусматривается нагрев зоны соединения дотемпературы ниже эвтектической (во избежание расплавления).Таким образом, все виды микросварки характеризуются температурой взоне соединения 300¸800°C и удельным давлением инструмента 100¸200 Н/мм2.52Конкретные значения режимов определяются материалом перемычки и видоммикросварки.В производстве нашли применение следующие разновидностимикросварки: термокомпрессионная сварка (ТКС); сварка косвеннымимпульсным нагревом (СКИН); электроконтактная односторонняя сварка(ЭКОС); ультразвуковая сварка (УЗС) (рис.
5.4).Основная тенденция развития методов микросварки - локализация тепла взоне соединения и уменьшение теплового воздействия на изделие в целом, чтопозволяет повысить температуру сварки и применять для перемычек менеепластичные материалы (например, медь). Способ нагрева зоны соединениянаходит свое отражение в конструкции сварочного инструмента, схематическипредставленного на рис. 5.4. Независимо от вида микросварки в случаепроволочного монтажа инструмент должен быть снабжен "капилляром" длянаправления проволоки под рабочую часть инструмента (на рис.
5.5 показантолько для ТКС).К достоинствам монтажа с помощью жестких объемных выводовотносится: сокращение числа соединений вдвое, что повышает надежностьизделия при эксплуатации; сокращение трудоемкости за счет одновременногоприсоединения всех выводов; уменьшение монтажной площади до площади,занимаемой кристаллом; отсутствие необходимости предварительногомеханического крепления кристалла.Ограничением для использования данного метода является необходимостьприменения коммутационных плат на основе тонких пленок с использованиемфотолитографии, т.е. высокого разрешения, т.к.
размеры площадок и шаг ихрасположения на плате и кристалле должны совпадать.При ТКС (рис. 5.4,а) нагреву подвергают все изделие или инструмент (илито и другое), обеспечивая температуру порядка 400°C .В случае СКИН (рис. 5.4,б) разогрев зоны соединения осуществляетсятолько в момент сварки. Это достигается V-образной конструкциейинструмента, через который пропускается амплитудно-модулированныйимпульс тока с несущей частотой 0,5¸1,5кГц. В результате температуру в зонесварки можно повысить до 650°C.
Инструмент является частью электрическойцепи и благодаря малому сечению рабочего конца инструмента выделяемоетепло концентрируется именно в этой части.Инструмент для ЭКОС (рис. 5.4,в) часто называют расщепленным: онсостоит из двух частей, разделенных изолирующей термостойкой прокладкой,которые являются составной частью электрической цепи.53Рис.5.5. Виды микросварки.
Разновидности сварочного инструмента а)– ТКС; б) – СКИН; в) – ЭКОС; г) – УЗСПоследняя замыкается лишь при контакте с перемычкой. Таким образом,импульс тока проходит через свариваемый участок перемычки, причем тепловыделяется в зоне контакта. В установках для ЭКОС предусмотреноавтоматическое измерение контактного сопротивления, регулирование посопротивлению усилия и формирование параметров импульса тока, чтоповышает воспроизводимость характеристик соединения.
Температура в зонесварки может быть повышена до 800°C, что дает возможность применятьмедные перемычки. Ультразвуковая сварка может выполняться без специальноорганизованного нагрева, т.к. тепло, необходимое для повышенияпластичности, выделяется в результате трения перемычки о площадку.Сварочныйинструментжесткозакрепляетсявконцентраторемагнитострикционной головки (рис. 5.4,г) и вместе с ним совершаетпродольные колебательные движения, "втирая" перемычку в площадку. Частотаультразвуковых колебаний выбирается в пределах 20¸60кГц, а амплитуда 0,5¸2мкм.В таблице 5.1 приведены сведения по свариваемости материалов приразличных методах микросварки.Таблица 5.1.5.5. Изготовление системы объемных выводовДля формирования объемных выводов стандартный процесс, которыйзаканчивается осаждением защитной пленки SiO2 и образованием в ней окон54над монтажными площадками, дополняется рядом операций, выполняемых вгрупповой пластине, т.е. до разделения ее на отдельные кристаллы.
Длябудущих круглых выводов окна в защитном окисле выполняют такжекруглыми диаметром 70мкм. Методом осаждения в вакууме на всюповерхность пластины наносят слой ванадия (для восстановления алюминия изповерхностного окисла и уменьшения контактного сопротивления) и меди (длязамыкания всех выводов и возможности последующего гальваническогонаращивания). Толщина каждого из слоев - несколько десятых долей мкм (рис.5.5,а). После формирования фотомаски, открывающей лишь участки будущихвыводов, гальваническим методом выращивают слой меди толщиной порядка50-60мкм.
Используя ту же фотомаску, гальванически наносят слой серебратолщиной в несколько мкм. Серебро служит для защиты меди от окисления, авпоследствии - в качестве маски для стравливания тонкой меди и ванадия.Далее (рис. 5.5,б) фотомаска удаляется, и последовательно стравливаются слоимеди и ванадия (выводы электрически разобщаются). Наконец, горячимлужением (контакт пластины с расплавленным припоем) получают на выводахслой припоя.
Во избежание растворения серебра оловом припоя в составприпоя ПОС-61 вводится за счет олова 3% серебра (припой ПСрОС-3-58).Рис. 5.5. Структура жестких объемных выводов на кристалле ИМС: 1 алюминий; 2 – двуокись кремния; 3 – ванадий; 4 – тонкая медь; 5 – фотомаска;6 – гальваническая медь; 7 – серебро; 8 – припой.6. Печатные платыПод печатной платой (ПП) понимают изделие, состоящее из плоскогоизоляционного основания, с отверстиями, пазами, вырезами и системой55токопроводящих полосок металла (проводников), которые используют дляустановки и коммутации изделий электронной техники (ИЭТ) ифункциональных узлов в соответствии с электрической принципиальной схемой.Печатная плата с установкой на ней электрорадиоэлементов (ЭРЭ)представляет собой особую форму узлов и называется печатным узлом.Система электрических соединений в виде участков покрытия, используемаявместо обычных проводников, называется печатным монтажомПП состоят из одного или нескольких слоев, каждый из которыхпредставляет собой изоляционный материал с односторонним илидвухсторонним расположением печатных проводников.6.1.
Основные характеристики печатных платПечатные платы выполняют функции:-несущей конструкции;-коммутационного устройства.Современное производство печатных плат основано на гальваническихпроцессах в сочетании с механической обработкой и рядом другихдополнительных приемов и технологий. Основными достоинствами ППявляются:-увеличение плотности монтажа, миниатюризация изделий;-гарантированная стабильность электрических характеристик;-повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям;-унификация и стандартизация конструктивных изделий;-возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ;-снижение трудоемкости, материалоемкости и себестоимости.К недостаткам следует отнести сложность внесения изменений вконструкцию и ограниченную ремонтопригодность.
Основными тенденциямиразвития схемотехнических и конструктивных решений в ЭА (электроннойаппаратуре) и в частности в ПП являются:-использование более высоких тактовых частот;-увеличение степени интеграции ИЭТ, числа выводов;-уменьшение шага расположения выводов ИЭТ до 0,3...0,5 мм;-уменьшение ширины проводников до 40...70 мкм;-увеличение производства МПП и числа слоев;-размещение проводников, ИЭТ на внутренних слоях МПП, наружныедля контактных площадок, поверхностного монтажа и т.п.;-рост применения ЭРЭ в корпусах ВОА и МВОА (матрица шариковых,микрошариковых выводов), С8Р (корпус в размер кристалла), РС(перевернутый кристалл);56-увеличение тепловыделения ЭРЭ в связи с повышением ихфункциональной сложности.Показателями уровня разработки ПП являются:-ширина проводников;-расстояние между проводниками (зазоры);-диаметр переходных отверстий (межслойных переходов);-количество межслойных переходов на ПП;-число проводников между двумя контактными площадками;-диаметр контактных площадок;-шаг расположения контактных площадок.Главным направлением при разработке и создании печатных платявляется:-широкое применение автоматизированных методов проектирования сиспользованием ЭВМ, подготовки производства и производственного процесса,что значительно облегчает этап разработки и сокращает продолжительностьвсего технологического цикла, удешевление производства ПП;-уменьшение затрат на экологические проблемы, доля которых всебестоимости продукции может достигать 30%.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
