Термокомпрессионная ультразвуковая и термозвуковая сварки (стр. 2 из 2)

При ультразвуковой сварке не используют флюсы и припои, что является ее основным достоинством. Кроме того, этим способом можно соединять разнородные, разнотолщинные и трудносвариваемые материалы.

Так, с помощью ультразвука хорошо свариваются электродные выводы из золота и алюминия с золотым покрытием, нанесенным на ситалл по подслою нихрома; алюминиевые электродные выводы с алюминиевой пленкой, нанесенной на стекло, кремний или диоксид кремния; золотые, алюминиевые и медные проволочные выводы ИМС с золотым покрытием, осажденным на ковар по подслою никеля.

Установки ультразвуковой сварки оснащаются различными системами передачи ультразвуковых колебаний к месту контакта свариваемых материалов. Так, для приварки проволочных выводов ИМС обычно применяют ультразвуковую продолъно-поперечную колебательную систему с инструментом, совершающим колебания изгиба (Рисунок 3).

Ультразвуковые колебания от преобразователя 1 передаются по концентратору (волноводу) 2 к расположенному перпендикулярно ему сварочному инструменту 3, которой, в свою очередь, передаёт их проволочному элетродному выводу 4 и кристаллу 5. Инструмент, совершая колебания изгиба, воздействует на электродный вывод, притирая его к кристаллу. При этом поверхности контакта очищаются, нагреваются, сближаются и происходит взаимная диффузия атомов.

Рисунок 3. Ультразвуковая продольно-поперечная колебательная система:

1 - преобразователь (вибратор), 2 - концентратор (волновод), 3 - инструмент, 4 - электродный вывод, 5 - контактная площадка кристалла, б - устройство крепления, 7, 8 - обмотки возбуждения и подмагничивания.

Прочность соединений, полученных ультразвуковой сваркой, зависит от амплитуды и частоты ультразвуковых колебаний инструмента, контактного усилия, прикладываемого к свариваемым деталям, состояния их поверхностей, времени сварки и мощности колебательной системы.

Амплитуду и частоту колебаний инструмента для каждой пары деталей определенной толщины подбирают опытным путем, так как от них зависит динамическая нагрузка, передаваемая в зоне контакта. Так, для соединения деталей небольшой толщины используют малые амплитуды (0,005-0,015 мм) и повышенные частоты (до 100 кГц).

Пластическая деформация материалов зависит от их физико-механических свойств, толщины и приложенного контактного усилия, а также состояния поверхностей. Так, для электродных выводов диаметром От 20 до 50 мкм контактное усилие лежит в пределах 0,05 - 1 Н.

Мощность колебательной системы определяется конструкцией установки, а время сварки зависит от выбранных амплитуды и частоты колебаний инструмента, контактного усилия, а также свойств свариваемых материалов, их толщины и обычно составляет от нескольких сотых до нескольких десятых долей секунды.

Свариваемые поверхности должны быть чистыми, не иметь жировых пленок и грубых дефектов. Следует помнить, что основным условием высококачественной ультразвуковой сварки является свободное контактирование соединяемых поверхностей.,

Интенсификации процесса ультразвуковой сварки способствует косвенный импульсный нагрев инструмента. Одновременное воздействие ультразвуковых колебаний на соединяемые детали и импульсного нагрева инструмента повышает прочность, уменьшает деформацию выводов и позволяет сваривать трудно-свариваемые материалы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров. Учебник для ВУЗов - М; Радио и связь, 2007 - 464 с: ил.

2. Достанко А.П., Баранов В.В., Шаталов В.В. Пленочные токопроводящие системы СБИС. -Мн.: Выш. шк., 2000. -238 с.

3. Таруи Я. Основы технологии СБИС Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 2000-480 с.