2020-04-12
1088
Этот вид микросварки отличается от компрессионной тем, что разогрев рабочей зоны осуществляется только в момент сварки импульсом тока, проходящего непосредственно через инструмент, после приложения давления. Специальная V-образная конструкция инструмента дает возможность сосредоточить выделяющуюся теплоту, передаваемую соединяемым элементам, на его торцевой (рабочей) части. Сопротивление деформации при этом падает под действием приложенного давления, происходит осадка металлического проводника и образование соединения.
Основными параметрами процесса являются давление и температура нагрева инструмента, а также длительность импульса нагрева. При сварке на ситалловых подложках ориентировочные параметры сварки следующие:
Таблица 2
| Материал контактной площадки | Материал вывода и dПР, мкм | Давление инструмен- та | Температ. инструм. | Длитель- ность импульса | Степень деформац. |
| Au, Al, Cu, Ni | Au, 24-80 | 80-140 | 300-550 | 0,1-0,5 | 50-60 |
| Au, Al | Al, 30-100 | 30-80 | 350-550 | 0,1-0,5 | 60-70 |
| Au, Cu, Ni | Cu, 30-80 | 150-200 | 400-650 | 0,1-1,0 | 55-65 |
|
|
|
Сварка сдвоенным (расщепленным) электродом
Сварка является разновидностью контактной сварки, приспособленной к особенностям соединений в микросхемах. Эти особенности предопределяют одностороннее расположение выводов (электродов) и объединение их в жесткую конструкцию с электроизоляционной прослойкой. Свариваемыми материалами являются медь, серебро, золото, алюминий, никель; толщина их составляет 0,03…0,5мм. В зависимости от диаметра проволоки для перемычки (30-150 мкм) длина торца каждого, составляет 20-100 мкм, ширина 80-600 мкм, толщина прокладки 30-220 мкм. Материалом электродов могут быть вольфрам, молибден и др. Материалы прокладок - слюда, синтетический корунд и др. Относительно большие размеры инструмента позволяют сваривать перемычки диаметром до 250 мкм, но требуют при этом соответствующего увеличения контактных площадок.
Рис.4
Подготовка свариваемых поверхностей заключается в предварительном отжиге материалов для снятия внутренних напряжений и увеличения пластичности, в обезжиривании поверхностей химическими растворителями. Сварку осуществляют инструментом-электродом, изготовленным из вольфрама или молибдена в виде токопроводящих частей, разделенных зазором 0,02..0,25мм в зависимости от толщины или диаметра привариваемых выводов (рис.4).
В зависимости от режимов сварки (длительности, мощности и скважности импульсов, а также приложенного давления) могут иметь место следующие механизмы соединения:
1) Соединения в твердой фазе в результате рекристаллизации соединяемых материалов и прорастания зерен через поверхность раздела;
|
|
|
2) Соединение ниже температуры рекристаллизации за счет электронного взаимодействия и межатомного сцепления;
3) Соединение в жидкой фазе в результате расплавления при температуре выше эвтектической.
Качество сварки сдвоенным электродом определяется сочетанием температур плавления соединяемых металлов, соотношением размеров выводов и толщины печатных проводников, термостойкостью платы. Медные печатные проводники вследствие высокой тепло- и электропроводности плохо свариваются, поэтому их предварительно покрывают электролитическим способом слоем никеля или золота.
Сварка взрывом
Интересное решение при создании групповых методов представляет подсоединение выводов сваркой взрывом. При этом можно выделить 2 процесса: локальное нанесение взрывчатого вещества (ВВ) на выводы и непосредственно сварка. Нанесение ВВ осуществляется методом сеткографии через металлические или шелковые сетки. Паста, содержащая ВВ, обладает хорошей текучестью и адгезией к поверхности вывода. Заряды на поверхности выводов формируют из первичных инициирующих ВВ, имеющих очень малые критические диаметры заряда и чувствительных к температуре ил лучистому излучению.
Достоинства: возможность сваривать трудносоединяемые материалы, прочность соединений не ниже прочности основных материалов, так как сварка может быть проведена ниже температуры плавления, локализованное действие сил взрыва исключает воздействие на окружающие участки соединяемых материалов, несложное технологическое оборудование.
Недостатки: требуется особая осторожность в обращении с ВВ, предъявляются специфические требования к помещениям, оборудованию, материалам, непосредственно контактирующим с ВВ, необходима точная дозировка ВВ, специальная подготовка операторов.
