Сборка и монтаж интегральных микросхем. Романова М.П. - 49 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

49
Сущность метода ультразвуковой сварки заключается в возникновении трения
на поверхности раздела между соединяемыми телами. Передача энергии от магни-
тострикционного преобразователя осуществляется при помощи сварочной иглы,
которая прижимает проводник к контактной площадке.
Ультразвуковую сварку можно сравнить с явлением захвата и заедания между
двумя прижатыми друг к другу несмазанными поверхностями. Магнитострикцион-
ный преобразователь передает вибрацию на иглу так, чтобы она вибрировала па-
раллельно поверхности.
Ультразвуковая сварка применяется в тех случаях, когда нежелательно плавле-
ние соединяемых частей, а также при сварке металлов, существенно отличающихся
электро и теплопроводностью, при сварке металлов с керамикой и стеклам.
Для выполнения монтажных соединений в микросхемах применяют ультразву-
ковые генераторы мощностью около 100 вт на частоту ≈ 20 кгц с амплитудой ко-
лебания инструмента ≈ 10 мкм. Амплитуда колебаний должна быть направлена
вдоль оси свариваемого провода для снижения эффекта проскальзывания.
УЗ сварка применима и для выполнения соединений со стеклометаллическими
эмалевыми пленками.
Результатом воздействия ультразвуковых колебаний являются три процесса:
рост площади контакта, разрушение окисных пленок и нагрев металла в зоне свар-
ки, способствуют свариванию. Рассмотрим эти процессы подробнее.
С приложением тангенциальной нагрузки начинается увеличение площади кон-
такта. В сечениях, параллельных плоскости контакта, появляются напряжения
сдвига. В результате каждый контактирующий элемент (микровыступ поверхно-
сти) находится в сложном напряженном состоянии под действием нормальной и
тангенциальной нагрузок. Площадь контакта, когда приложена ультразвуковая
тангенциальная нагрузка, возрастает в несколько раз. Знакопеременная деформа-
ция, вызываемая механическими колебаниями, приводит к появлению большого
числа пятен касания и к разрастанию их в узлы схватывания.
Механические колебания ультразвуковой частоты вызывают трение на поверх-
ностях металлов, что приводит к разрушению окисных пленок. Осколки пленок
выталкиваются в зазоры между микровыступами.
Трение приводит также к интенсивному выделению тепла в зоне контакта. Под
влиянием этого тепла металл микровыступов переходит в пластическое состояние,
что при наличии нормальных и тангенциальных усилий вызывает его течение. Об-
разуется область схватывания по всей площади под иглой сварочного инструмента.
Частота ультразвуковых колебаний при сварке контактных проволочек с плен-
кой микросхемы не выше 50 кгц. Амплитуда колебаний иглы составляет не более
нескольких микрон, чтобы не разрушить пленку контактной площадки. Однако для
этого требуется тщательно поддерживать выбранный режим, что в производствен-
ных условиях затруднительно. Ультразвуковую сварку чаще всего применяют в
лабораторных условиях.
Ультразвуковая сварка пригодна для мягких и пластичных металлов: золота,
алюминия и медно-марганцевого сплава, но не для нихрома и тантала.
Основная трудность ультразвуковой сварки состоит в регулировании давления,
прижимающего иглу к контактной площадке. Чрезмерное давление раздавливает

Страницы