Глава 19. Сборка электронных устройств на печатных платах

При сборке на ПП подсоединяют как дискретные элементы с 2-3 выводами, так и  ИС с  числом до 1000 штук и более, а также безвыводные и снабженные выводами кристаллодержатели. Расстояние между выводами составляет 2,54; 1,27; 1,02; 0,63; 0,51 мм и менее. Поэтому получение нескольких десятков на 1 см² многоконтактных соединений выводов корпусов с контактными площадками ПП предъявляет высокие требования: 1) к выбору контактируемых материалов (наибольшее распространение получили пленки (1...8 мкм) и проволоки из золота (Ø‍‍‍‍ 25..80 мкм), меди (Ø‍‍‍‍ 50..100 мкм), луженой меди (100..150 мкм), алюминия (5..100 мкм), палладия, никеля (10..50 мкм) и др.;2)геометрическим размерам выводов (25..100 мкм) и контактных площадок (> 700 мкм²); 3) методу (пайка, сварка, накрутка, обжимка, склеивание) и режимам формирования соединений (Т=150..350 ⁰С, t≈0,5..10 с, P≤10⁸ Н/м²); 4) уровню автоматизации процесса подсоединения выводов;5)точности совмещения выводов элементов и контактных площадок плат (около 25 мкм).

Монтажные операции, связанные с присоединением выводов, осуществляются, во-первых, для создания внутрисхемных соединений при монтаже кристаллов на подложках гибридных пленочных микросхем и микросборок (контактная площадка кристалла при этом соединяется с контактной площадкой подложки с помощью перемычки или непосредственно); во-вторых, для коммутации контактных площадок кристалла ИМС или периферийных контактов гибридных микросхем и микросборок с внешними выводами корпуса.

По результатам экспериментальных исследований 50..80% всех отказов в аппаратуре происходит из-за некачественных электрических соединений. Качественные характеристики соединений определяются многими факторами, но во всех случаях должны быть обеспечены:

1) высокие надежность и долговечность;

2) минимальное омическое сопротивление в зоне контакта и его стабильность при различных климатических воздействиях;

3) максимально достижимая механическая прочность;

4) минимальное значение основных параметров процесса контактирования (температуры, давления, длительности выдержки);

5) возможность соединения разнообразных сочетаний материалов и типоразмеров;

6) стойкость к термоциклированию;

7) в зоне контактирования не должно образовываться материалов, вызывающих деградацию соединения;

 8) качество соединения должно контролироваться простыми и надежными средствами;

9) экономическая производительность и эффективность;

Методы выполнения электрических соединений

Современными методами создания электрических соединений в производстве систем на печатных платах являются: пайка, сварка, соединение контактолами или с использованием анизотропных проводящих лент, а также методы, основанные на упругой и пластической деформации проводников (накрутка и т.п.). Вышеперечисленные методы представлены на рис.1.

Рис.1. Классификация методов выполнения электрических соединений

Технология создания микросварных соединений

Сварка – это процесс получения неразъемного соединения материалов под действием активирующей энергии теплового поля, деформации, ультразвуковых колебаний или их сочетаний.

При микросварке, соединение может быть получено за счет плавления и давления. Микросварка плавлением основана на сильном локальном нагреве и ускоренной взаимной диффузии соединяемых материалов. Возможность образования при этом хрупких интерметаллических соединений и ухудшение адгезии тонких металлических пленок к подложке ограничивает применение этого метода.