2.3. Схватывание инструмента с выводами при монтаже

В процессе присоединения внутренних выводов к контактным площадкам ППИ термокомпрессионной или ультразвуковой сваркой наблюдается схватывание (смачивание) выводов с инструментом. В некоторых случаях оно бывает настолько интенсивным, что при подъеме инструмента поднимается и вывод, отрываясь от контактной площадки.

Установлено, что интенсивность схватывания между инструментом и алюминиевым выводом с увеличением времени выдержки возрастает неодинаково для различных марок твердого сплава и при различных температурах. Так, для инструмента из сплава ВК2 удельная сила схватывания при температурах 350-400 °С в 3-5 раз меньше, чем для инструмента из сплава ВК9 (рис. 2.3). Этот фактор зависит от состава материала инструментов.

Рис. 2.3. Зависимость удельной силы схватывания от времени выдержки для различных сплавов: ВК2 при температурах 350 °С (1) и 400 °С (2); ВК9 при 350 °С (3) и 400 °С (4)

Структура металлокерамического твердого сплава представляет собой как бы два вставленных один в другой (или переплетающихся между собой) скелета: карбидный и кобальтовый, что экспериментально подтверждается полным удалением кобальта из сплава путем продолжительного кипячения в соляной кислоте. Наличие в твердых сплавах резко различных по своим свойствам фаз – твердой и хрупкой карбидной и относительно мягкой и пластичной кобальтовой, которые могут быть разъединены, – позволяет рассматривать их при изучении вопросов контактирования инструмента со свариваемым материалом как независимые составляющие.

Карбид вольфрама имеет высокую температуру плавления, большую твердость и образует твердые растворы эвтектики и химические соединения с некоторыми металлами в области температур выше 1250 °С, При температуре ниже указанной соединений карбида вольфрама с металлами не образуется.

По своим физико-химическим свойствам кобальт существенно отличается от карбида вольфрама. Он мягче, имеет более низкую температуру плавления, взаимодействует со многими металлами при низких и высоких температурах. Кобальт образует твердые растворы эвтектики и химические соединения с широким кругом металлов.

Таким образом, физико-механические свойства материала инструмента существенно влияют на качество микросварных соединений и должны приниматься во внимание при разработке сварочных устройств. В качестве материала инструмента для термокомпрессионной сварки алюминиевых выводов рекомендуется использовать твердые сплавы с меньшим содержанием кобальта.

При ультразвуковой сварке алюминиевой проволоки с алюминиевой металлизацией хорошо зарекомендовал себя инструмент из карбида вольфрама, содержащий 0,5 % Со. Степень схватываемости такого инструмента с алюминием на 1 тыс. сварных соединений в 20 раз ниже, чем у применяемого материала ВК6М.

Для уменьшения адгезии инструмента с присоединяемыми выводами рекомендуется рабочую часть инструмента покрывать специальными сплавами. Например, нанесение на инструмент из сплава ВК6М защитного покрытия из карбида титана и оксида циркония увеличивает срок его службы в 2-3 раза.