3.5.2. Стойкость микросварных соединений Аl-Ni к температурным воздействиям и под токовой нагрузкой

Одним из методов ускоренных испытаний микросоединений ППИ является оценка их стойкости к повышенным температурам и под токовой нагрузкой.

Для исследований термостойкости микросоединений Аl-Ni испытания проводились в термошкафу при температуре 350±10 °С в течение 12 ч. В качестве образцов использовались корпуса микросхемы типа 401.14-3 с никелевым покрытием толщиной 5мкм, а для соединительных проводников – алюминиевую проволоку марки АК09ПМ30. Монтаж осуществлялся УЗС на установке УЗСМ-2,5 при режимах, обеспечивающих получение максимальной прочности сварных соединений. Для исследований разварено две партии образцов по 100 в каждой.

Визуальный контроль образцов в процессе термообработки проводился через каждый час под микроскопом ММУ-3. Изменение внешнего вида сварных соединений Аl-Ni под микроскопом не обнаружено. Результаты замеров прочности микросварных соединений алюминиевой микропроволоки с никелевым покрытием после сварки и после термообработки контактов представлены на рис. 3.28. Из рисунка видно стабильное снижение прочности сварных соединений после термообработки на 2-10 Н.

Никелевые пленки (в некоторых изделиях золотые) используются на контактных площадках ситалловых подложек в микросборках. Анализ соединений Аl-Ni показал, что отказы этих контактов возникают при эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).

В данной работе приведены результаты исследований качества микросоединений, полученных УЗС и термокомпрессионной сваркой (ТКС), алюминиевой проволоки с никелевыми гальваническими покрытиями на ситалловых подложках в процессе термоэлектротренировки.

Для экспериментов использовались ситалловые подложки с никелевыми гальваническими покрытиями. С помощью скрайбера ситалловые пластины с контактными площадками разделялись на кристаллы заданных размеров.

Для формирования и исследования микроконтактов алюминиевой проволоки с никелевым гальваническим покрытием на ситалловой подложке кристаллы с контактными площадками размерами 0,3×0,3 мм присоединялись высокотемпературным клеем ВК32-200 в корпус ИС. Сушку клея проводили ступенчато: 2 ч при Т = 170 °С и 1 ч при Т = 300 °С. Это позволило проводить разварку контактов термокомпрессией. Для каждого эксперимента использовалось по пять корпусов ИС, т. е. было сформировано по 10 перемычек и, следовательно, по 20 сварных контактов. Соединения формировались алюминиевой проволокой марки АК09ПМ35 УЗС на установке УЛ71 и ТКС на установке СТ24 при режимах, обеспечивающих получение максимальной прочности сварных соединений.

Рис. 3.28. Гистограммы распределения прочности микросварных соединений Аl-Ni: a – после сварки; б – после термообработки при температуре 350 °С в течение 12 ч

Эксперименты проводились в течение 250 ч при температуре 125 °С и постоянном токе 0,5 А. Через определенные промежутки времени осуществлялся замер сопротивлений сварных микроконтактов. Перед проведением измерений сопротивлений образцы вынимались из печи, отключался ток электротренировки и проводилась выдержка их при комнатной температуре. Наряду с этими измерениями проводились металлографические исследования по поперечным шлифам до и после определенного цикла термоэлектротренировки. Для этих целей использовали микроскоп МИМ-8.

В процессе экспериментов установлено (рис. 3.29), что сопротивления контактов Аl-Ni практически не изменяются в процессе 250 ч термоэлектротренировки. Под инструментальным микроскопом не обнаружено наличия ин-терметаллидов в данных микросоединениях, выполненных как ТКС, так и УЗС, ни после сварки, ни в процессе термоэлектротренировки. Следует отметить, что в соединениях после ТКС на некоторых образцах наблюдались трещины в ситалле под контактом.

Таким образом, эксперименты показали, что соединения алюминиевой проволоки по никелевому покрытию на ситалловых подложках, выполненные УЗС, обеспечивают стабильное качество данных контактов и могут быть рекомендованы в производство РЭА.

Рис. 3.29. Изменение сопротивлений микросварных контактов Аl-Ni, выполненных ТКС (1 и УЗС (2), в процессе термоэлектротренировки