|
|
_________________________________________________________________________________
Сварка может быть дуговой, лазерной и газовой. Рукава ГОСТ 9356-75 используются для подачи газа в резак. В дуговой сварке применяются электроды и ток, а в лазерной, мощьность лазерного пучка.
Механизм подачи корпусов или кристаллов к месту сварки может быть в виде простых зажимов для крепления каждого корпуса (кристалла) на рабочем столике или в виде специальных кассет.
Поскольку передача колебаний в контакте между свариваемыми элементами происходит за счет сил трения, для ультразвуковой сварки небезразличны условия закрепления изделия на предметном столике. Лучшим способом закрепления является защемление изделия, в котором выводы жестко связаны («зацеплены») в корпусе. Этому требованию наиболее полно отвечает плоский корпус, жестко прикрепляемый к предметному столику. При отсутствии жесткого закрепления деталей неизбежна нестабильность выделения энергии колебаний в зоне сварки и, следовательно, нестабильность прочности соединений, энергии, что соответственно влияет на распределение тепловой энергии в зоне сварки. Наличие плавного нарастания и спада температуры в зоне сварки делает режим менее жестким, снижает вероятность возникновения теплового удара.
Рассмотренная форма сварочного импульса используется в блоках контактной сварки установок ЭМ-425, ЭМ-440, ЭМ-441. Частота заполнения сварочного импульса блока питания 1000 Гц. Повышенная частота источника питания инструмента позволяет избежать циклических колебаний температуры в зоне сварки, обычно характерных для низкочастотных блоков (50 Гц).
Основные дефекты, образующиеся вследствие неправильно выбранных технологических параметров режима (приложенного давления и величины сварочного тока), при контактной микросварке следующие: большая деформация присоединяемой проволоки; трещины в полупроводниковом кристалле; изменение (ухудшение) электрических параметров р-га-перехода.
Наибольшее распространение в настоящее время для присоединения тонких металлических проводников к металлизированной поверхности полупроводниковых кристаллов получил метод термокомпрессии. При данном методе контактируемые материалы приводятся в близкий контакт друг с другом и присоединяются при совместном действии температуры и давления под влиянием адгезионных сил (силы сцепления). При условии, что удельное сопротивление кремния не слишком велико, термокомпрессия может обеспечить создание хороших невыпрямляющих контактов с кремнием.
Термокомпрессию как технологический процесс определяют три параметра:
1) температура, которая ограничивается температурой образования эвтектики соединяемых материалов и температурой образования дислокаций в полупроводнике под действием приложенного давления;
2) давление, которое должно быть таким, чтобы деформация присоединяемого материала была не менее 30 И не более бб%;
3) длительность процесса, который при услевии постоянства температуры давления, как правило, составляет отрезки времени от долей до десятков секунд в зависимости от температуры, состояния предварительной очистки материалов, от присоединяемых материалов и от окружающей среды.
Поверхность металла (полупроводника) содержит микроскопические неровности. Давление на таких микроскопических площадках значительно больше, чем кажущееся давление, определяемое как общее давление нагрузки двух контактируемых твердых тел. Даже при минимальной нагрузке давление на стыке микровыступов и микровпадин будет очень большим и материал будет деформироваться. Следует отметить, что на процесс термокомпрессии большое влияние оказывает наличие поверхностных окисных пленок. Поэтому прочное соединение при этом способе может образоваться только при определенной пластической деформации в зоне контакта. Деформация должна обеспечить вытеснение из зоны соединения адсорбированных газов, тончайших жировых и окисных пленок, которые всегда присутствуют на поверхности металлов и неметаллов. После вытеснения этих пленок поверхности двух металлов (или металла и неметалла) становятся ювенильными (чистыми) и происходит схватывание.
Преодоление энергетического порога схватывания при термокомпрессионной сварке происходит в результате совместного действия нагрева и давления. Процесс термокомпрессии протекает обычно на воздухе, и качество сварного соединения во многом зависит от степени окисления поверхности. Вследствие того что термокомпрессия металлической проволоки к кремнию и германию затруднена, на поверхность полупроводника наносят металлическую пленку (чаще золотую или алюминиевую). Механическая прочность соединения металлическая пленка — металл обычно выше, чем механическая прочность соединения металл — кремний. Наиболее качественные соединения методом термокомпрессии удается получить при сварке проводников с металлическими пленками непосредственно после их напыления на полупроводниковые пластины.
С помощью этих параметров выбирают оптимальный режим процесса термокомпрессии.
Кристалл с двумя присоединенными выводами зажимается в специальном устройстве, и соединение постепенно подвергают растяжению, сила которого действует параллельно поверхности кристалла (испытания на срез). Соединение считается качественным, если его прочность составляет не менее 70% от прочности на растяжение присоединенной проволоки.
Другим видом механических испытаний является проверка соединений на отрыв под углом 30, 45, 90 или 180° относительно поверхности подложки. Такие механические испытания следует производить на каждых трех-четырех образцах новой партии приборов.
С появлением автоматизированных линий сборки интегральных микросхем совершенствуются организация и технология межоперационного контроля применительно к условиям поточного производства.
В линиях сборки интегральных микросхем применяют установки УКПМ-1, предназначенные для выборочного разрушающего контроля прочности микросоединений. На установке можно контролировать прочность проволочных выводов как на отдельных образцах, так и в десятиместных металлических кассетах. Установка УКПМ-1 работает как автономно с выводом результатов испытаний на шкальный прибор, так и с выводом этих результатов в автоматизированную систему управления.
Металлографический анализ шлифов дает возможность установить структуру сварного соединения и выявить ее внутренние дефекты, такие, как плохое сцепление металлической пленки с кристаллом полупроводника; вплавление металла в объем полупроводника, получившееся из-за высокой температуры процесса сварки; микротрещины в кристалле полупроводника; наличие интерметаллических соединений. Анализ особенно эффективен в том случае, когда при визуальном осмотре соединения не были обнаружены дефекты.
|
