45. Монтажная микросварка. Термокомпрессионная сварка. Сварка с косвенным импульсным нагревом. Электроконтактная сварка расщепленным электродом. Ультразвуковая сварка.

Обычные методы сварки при выполнении монтажных соединений в интегральных схемах применяют весьма ограниченно, что обус­ловлено малыми размерами соединений. Микросоединения выпол­няют золотой или алюминиевой проволокой диаметром менее 50 мкм. Контактные площадки микросхем имеют малую площадь. Для выполнения микросварных соединений используют различные методы сварки. Основными из них являются следующие методы сварки: термокомпрессионная, с косвенным импульсным нагревом, расщепленным электродом, ультразвуковая. Микросварные соеди­нения выполняют на установках, оснащенных оптическими устрой­ствами и манипуляторами.

Термокомпрессионная микросварка.

Это сварка давлением, при которой нагрев соединяемых поверхностей осуществляется до перехода их в пластическое состояние с одновременным приложением давления.

Тепловая энергия поступает в зону соединение путём теплопередачи от поверхности инструмента, нагретого импульсом тока.

Термокомпрессия различается по способу нагрева:

• Нагрев только рабочего столика

• Нагрев только рабочего инструмента

• Одновременный нагрев рабочего столика и инструмента

Термокомпрессионная сварка обеспечивает сварку плоских проводников с тонкими металлическими покрытиями на жёстких диэлектрических подложках. Предварительно требуется очистка поверхности. Применение термокомпрессионной сварки ограничено приемлемыми сочетаниями свариваемых материалов. Термокомпрессионная термосварка классифицируется по 3 признакам:

• По способу нагрева

• По форме сварного соединения, обусловленным инструментом.

• По видам соединения (внахлёст, встык).

При термокомпрессионной сварке необходимо чтобы рабочий инструмент успевал остывать. Он должен быть сделан из не привариваемой поверхности, требует тщательного контроля режима сварки: давление. Температура, время сварки, давление. Сварка термокомпрессией наиболее распространена для соединения выводов кристалла с выводами корпуса микросхем. Температура процесса от 150 до 350 градусов Цельсия, длительность 0,2-0,5 секунды.

Ультразвуковая сварка.

Ультразвуковая микросварка применяется в соединении деталей, нагрев которых затруднён ил при соединении разного рода материалов. Неразъёмное соединение образуется при совместном воздействии на инструмент механических колебаний высокой частоты и небольших сдавливающих усилий. Тепло выделяется за счёт трения поверхностей. Сглаживаются неровности и создаются чистые поверхности. Для получения соединения достаточно акустической энергии.

Основные параметры: амплитуда и частота колебания инструмента, внешнее давление и температура, при нагреве до 155 градусов сокращается время и улучшается качество. Время сварки от 0,3 до 0,5 секунды.

Сварка с косвенным импульсным нагревом. Такая сварка являет­ся наиболее прогрессивной. Она отличается от термокомпрессион­ной тем, что рабочий инструмент нагревается только в момент свар­ки, а выделение теплоты сосредоточено в нижней части инстру­мента.

Электрод-инструмент под небольшим давлением приводится в, соприкосновение с проводником При прохождении импульса тока торец электрода нагревается и локально нагревает» проводник до более высокой температуры, чем при термокомпрес-сконной сварке. При этом проводник переходит в пластическое состояние, происходит его осадка под воздействием давления и об­разуется соединение.

Электрод имеет У-образную форму, что позволяет регулировать продолжительность и степень нагрева с большой точностью. Раз­меры электрода выбирают такими, чтобы разогревался только его торец, т. е. та часть, которая непосредственно контактирует со сва­риваемым элементом. Усилие сжатия зависит от пластичности ма­териала и диаметра привариваемой проволоки. Для золотых и алю­миниевых проводов давление берут в пределах 0,5 ...5 Н, а темпе­ратуру 400... 490° С.

Электроконтактная сварка расщепленным электродом. Эта сварка осуществляется за счет нагрева при пропуска­нии электрического тока через свари­ваемые проводники между изолиро­ванными друг от друга электродами. Изолятором служит воздух или прокладка из диэлектри­ка Основная часть теплоты выделяется в точках контак­та «электрод — вывод». Электрод вы­полняют из металлов с хорошей теп­лопроводностью и высокой температу­рой плавления (вольфрама, молибде­на и др.). Количество выделяемой теп­лоты зависит от свойств поверхности раздела.

При нагреве проводников и наличии давления электродов вы­ступы, нагретые до температуры рекристаллизации, сминаются. Площадь контакта вследствие этого увеличивается и облегчается сцепление за счет металлических связей. Длительность нагрева при сварке сдвоенным электродом значительно меньше, чем при сварке с косвенным импульсным нагревом, и возможность повре­ждения элементов схемы сведена к минимуму.

Расщепленный электрод применяют и для бесфлюсовой пайки. В отличие от сварки здесь нагрев требуется только для расплав­ления припоя, предварительно нанесенного на соединяемые лета­ли. Этот метод особенно пригоден в тех случаях, когда подводить припой в момент нагрева затруднительно.

При пайке сопротивлением необходимо строгое соблюдение ре­жимов технологического процесса. Для этого используют схемы с обратной связью, работающие по принципу поддержания опреде­ленного напряжения между электродами или сохранения заданной температуры.