BELObolgarsky държавен университет
Информатика и радио електроника
"Термокомпресия ултразвуково заваряване и termozvukovaya"
Процесът на свързване - процес на свързване на два материали в твърдо състояние, когато са изложени на топлина и налягане. Температурата на нагряване на термокомпресия присъедини материали не трябва да надвишава температурата на образуване на евтектични и един от материалите трябва да е на плаката.
Получаване твърда връзка може да се обясни както следва termokompressioinoy заваряване. Известно е, че не съществува идеални повърхности. Микроскопът при високо увеличение може да се види, че на повърхността на подложка чип полупроводници и електродния тел (О) и има множество microprotrusions mikrovpadin. Ако се прилага налягане, за да електрод, изработен от пластмасов материал и се нагрява, например, полупроводников чип, пластичната деформация възниква терминал микропрожектора електрод и chas-, tachnaya деформация микропрожектора полупроводници и взаимно свързани дрениращо материали mikrovpadiny, т.е. termokompresoionnaya заваряване.
Когато свързването на термокомпресия се образува добра адхезия между чип полупроводници и електрода (изхода и създава добър електрически контакт. Трябва да се отбележи, че пластмасовият материал на клемите на електрода /, по-голям коефициент на сцепление притежава. Така, златото и алуминия в сравнение с други материали, използвани за електрода терминали (мед, сребро) имат най-голямо съотношение адхезия съответно равно на 1,84 и 1,80.
При производството на полупроводникови устройства и IC свързване свързване на следните двойки материали: злато - силиций, злато - германий, злато - алуминий, злато - злато, алуминий - алуминий, злато - сребро и алуминий - сребърни.
Присъединяване термокомпресия електрода терминали могат да бъдат конфигурирани като един или няколко плоски точки, топката и челно (балон) и захванат. Като се има предвид връзка на електрода терминали termokomiressiey на, обикновено означава, че заваряването се провежда, като правило, на две места: единият край е заварен към изходния подложката на кристала (първи заваряване), а вторият - в края на корпуса (втори заваряване). В зависимост от резултатите от технологичните получи процеса на свързване (това понятие включва и оборудване, дизайн инструмент) се разделя на топка свързване, клин и кръстосано свързване.
Ball свързване (Фигура 1, а), не се изисква някакво специално обяснение. Трябва да се отбележи, че само топката 5 на края на водещата жица може да бъде получена чрез стопяване на заваръчния тел 1 водороден пламък горелката 4 или докосване на електрически изпуска опасни вещества.
Когато пренесен в водороден пламък получават една или две топки. При получаване на една от двете топки оставени свободно в края вече прикрепен О, а другият е разположен в капилярна тръба 3 (инструмента) и е предназначен за заваряване към терминала за електрод на друг кристал 7 и 8. контакт подложка топчета в водороден пламък се получава в случая, когато се използва горелката само за топене край на телта в центриране от капиляра топка, а не да се отдели от терминала за електрод, свързан с второто заваряване проводник.
Използване на катодния и в края на проводника се образува само едно зърно, което терминал електрод е свързан към кристала подложка. Вторият край на терминала електрод в този случай, е заварена към корпуса 9 припокриват.
клин на свързване (Фигура 1, б) е доста сложно да се изпълни. първо трябва да съчетава подложка 8 кристал 7 с инструмента - клина 11 и тел електрод 1 (о), за да си край. След това, след заваряване, жицата изваждане на дюзата 12, е необходимо да се изпълняват същата манипулация за закрепване на втория край на проводника 1 на корпуса 9. След това раздела електрод се отделя от останалата част на счупване на тел, ножици, рязане на игла О на корпуса ръб или рязане на специално устройство.
Резитба специално устройство се счита за най-добрия начин, тъй като в края на телта не е плоска (сплескан край неподходящи за следващия заваряване) и не остават големи дължини, които не само увеличава консумацията на тел (обикновено злато), но също така може да доведе до образуването на късо съединение.
Когато свързването на омрежване (Фигура 1, в) на инструмента е капилярна 3 с вертикална аксиален отвор. Понякога този тип свързване се нарича цикъл. Процесът на създаване на скачач проводник между кристала и 7 корпуса 9 в този случай е много прилича на обикновен шиене. Само когато шевни конци минава през страничен отвор на иглата, както и за кръстосано свързване на свързване - вертикална аксиален отвор, през инструмента.
След заваряване на края на заваръчната тел 1 до кристала 7 се изтегля през капилярите 3, която се наслагва с контактна подложка 8 и извършване на второ заваряване. След това жицата се реже с ножица 13, огъване на свободния край на инструмент.
Свързващо средство vvide "птица к л в а т '(фигура 1 г) омрежване по-долу термокомпресия. Tool - "птичи клюн" 14 - се състои от две части, между които преминава електрода тел 1. След като проводник две снадки прекратен чрез преместване на инструмента далеч от зоната на заварка. Този инструмент е комплекс за производство и експлоатация, така че има ограничено приложение в производството. В същото време тя осигурява висока якост връзка, тъй като терминалът електрод 10 е оформен с печат усилващ елемент.
Трябва да се отбележи, че всеки начин на инструмента за свързване се характеризира с отпечатък върху терминал електрод.
Най-продуктивен обмислен химикалка термокомпресия, но се използва само по време на монтаж на полупроводникови устройства с големи контактни подложки използват заваръчен кабел с диаметър по-голям от 20 микрона. Когато termokompressirovanii злато електрод проводник към силициев кристал, температурата на нагряване е 350-380 ° С, налягане от 60-100 MN / m2, и времето за престояване на 2-20 секунди. Чрез свързване златни проводници със слой от злато депозиран на филм силициев диоксид, температурата на нагряване трябва да бъде 250-370 ° С, налягане от 60-100 MN / m2, и времето на 0,5-2 секунди.
Основното предимство е възможността за свързване термокомпресия връзка без поток и спойка metallov в твърдо състояние при относително ниски температури и ниска деформация (10 - 30%), и двете във въздуха и в атмосфера formirgaza или сух водород. Освен това, термокомпресия има сравнително висока обработваемост се крие в простотата на режима за подбор и производство на оборудване, а също и възможности за контрол заваряване качество.
Недостатъци термокомпресия - ограничен брой двойки заварени метали, високи изисквания към качеството на повърхностите, относително ниската производителност (обикновено заваряване се извършват под микроскоп).
За да прикачите електрода води с помощта на свързване специални различни настройки от някои външни дизайн и характеристики на дизайна, които се основават на определени три процес характеристика: метод за отопление, инструмент дизайн и тип термокомпресия свързване. В различни инсталации термокомпресия може да се нагрява маса (Фигура 2а) на инструмента (Фигура 2В), или и двата инструмента и маса (Фигура 2С) на.
Фигура 1. термокомпресия свързване топка (а), клин (б) омрежване (в), "човка птичи" (г):
1 - електрод тел 2 - затягащото приспособление, 3 - капилярна, 4 - водород горелка 5 - топка 6 - електрод олово, 7.8 - чип контактни подложки и корпуси (борда), 9 - тяло (съвет), 10 - инструмент отпечатък форма 11 - клин 12 - дюза 13 - ножици 14 - "човка птичи".
Фигура 2. Вид termokompresoionnoy заваряване, в зависимост от етапа на загряване на метод (г), (Ь, с), инструмент масата (в) на инструмента и:
1 - инструмент 2 - електрод тел, 3 - кристал, 4 - корпус (зареждане), 5 - таблица, - нагревател.
Разнообразие на свързване е заваряване индиректно нагряване импулс (кожа) инструмент от топлоустойчив материал служи като проводник на електрически ток (фигура 2d). Когато електрически токов импулс се появява кратко инструмент прегряване, при което те могат да бъдат заварени, електродните терминали на ниска еластичност метали (мед, сребро сплав) с тънки метални филми депозирани на полупроводници или керамика.
Ултразвуково заваръчно - процес на свързване на двата материала в твърдо състояние, с незначително отопление с конкретно приложение налягане и ултразвукови вибрации.
В ултразвуково заваряване, температурата на нагряване в зоната на контакт не превишава 50-60% от температурата на топене на материалите се присъедини. Налягането на контакт, избран емпирично, зависи от механичните свойства на заварени материали и размери на части, изработени от тях. Обикновено, деформацията на части, съединени чрез ултразвуково заваряване, не надвишава 5-20% от първоначалния си размер.
Ултразвуково заваряване се извършва в честотен диапазон от 18-250 кХц. Ултразвукови вибрации, в качеството на съединението, се нагрява, освободен от повърхностни примеси и оксиди в зоната на контакт, ускоряване на пластичната деформация на терминала електрод. В резултат на това конвергенция физически чисти повърхности на разстояние на действие на interatomic сили, взаимното проникване и силна връзка на двата материала.
Когато ултразвукова заварка не се използва припой и потоци, която е основната му предимство. Освен това, този метод може да се свърже различни Стъпални и трудни материали.
По този начин, както ултразвуково заваряване с клемите на електрода на злато покритие на злато или алуминий, с покритие на подслой на pyroceram нихром; Алуминиеви електрода терминали с алуминиевото фолио се отлага върху стъкло, силиций или силициев диоксид; злато, алуминий и мед тел води IC със златно покритие, депозиран на kovar никел подслой.
Ултразвуково монтаж заваряване оборудвана с различни системи за предаване на ултразвукови вибрации до точката на контакт на заварените съединения. По този начин, за заваряване на проводници на IC обикновено се използва ултразвукова напречна prodolno-осцилиращ система с инструмент, осъществяващ огъване вибрации (Фигура 3).
Ултразвукови вибрации от сондата 1 се предават чрез главината (вълна) 2, разположен перпендикулярно на него заваръчен средство 3, което от своя страна ги предава на телта eletrodnomu терминал 4 и 5. кристал средство, което прави огъващи трептения действа върху терминал електрод, тя лепинговане на кристал. Където контактните повърхности се почистват, те се нагряват, ела близо един до друг и взаимно разпространение на атоми.
Фигура 3. Ултразвуково надлъжен напречен осцилиращ система:
Трайност съединения, получени чрез ултразвуково заваряване, в зависимост от амплитудата и честотата на ултразвукови вибрации инструмента, контактната сила прилага към заварените части, състоянието на техните повърхности, време на заваряване и силата на осцилиращ система.
Амплитудата и честотата на трептенията на инструмент за всяка двойка на части от определена дебелина се избират емпирично, тъй като те определят динамичния товар, предаван към контактната зона. По този начин, за сглобяването на части с малка дебелина използва малка амплитуда (0.005-0.015 mm) и по-висока честота (100 кХц).
Пластично деформиране на материали зависи от техните физико-механични свойства, дебелина и приложна контакт сила и условия на повърхността. Така диаметър на електрода води 20 до 50 микрона контакт лежи сила в диапазона 0,05 - 1 Н.
Мощност колебание система се определя от структурата на монтаж и времето на заваряване зависи от избрания амплитудата и честотата на трептене инструмент, контактната сила, както и на свойствата на заварени материали, тяхната дебелина и обикновено варира от няколко стотни до няколко десети от секундата.
Повърхностите на заваряване трябва да бъдат чисти и нямат мазнини филми и груби дефекти. Трябва да се помни, че главното условие за висококачествено ултразвуково заваряване е свободен контакт съединяване на повърхности.,
Задълбочаването ултразвукови заваряване насърчава непряк пулс отопление инструмента. Едновременно ефект на ултразвукови вибрации на елементите на чифтосване и инструмента за пулс отопление повишава здравината и намалява деформацията на щифта и позволява заварката трудно незаваряеми материали.
Свързани статии