16. Классификация способов сварки в производстве эвс. Термокомпрессионная микросварка

При термокомпрессионной микросварке для деформации проволоки применяется нагрев и усилие сжатия. Основными параметрами процесса являются температура, усилие сварки и длительность сварки. Процессы диффузии находятся в экспоненциальной зависимости от температуры. Поэтому даже небольшое увеличение температуры может значительно сказываться на улучшении качества микросварки.

Обычно при термокомпрессионной микросварке требуется высокая температура (более 300°C) и значительное усилие для образования надежного соединения. Однако высокая температура и значительное усилие прижима недопустимы для чувствительных кристаллов. Кроме того, этот процесс очень чувствителен при сварке загрязнённых поверхностей. Поэтому в настоящее время термокомпрессия редко используется при производстве оптоэлектронных и интегральных схем.

Контактная микросварка

При этом методе для сварки применяется усилие сжатия и кратковременный нагрев, который осуществляется за счёт кратковременного протекания тока по проволоке. Для протекания тока используется расщеплённый электрод, к обкладкам которого во время сварки прикладывается постоянное или переменное напряжение. Свариваемое изделие и электрод находятся при комнатной температуре. Микроконтактная сварка успешно применяется для сварки золотой, медной, платиновой, стальной проволоки или ленты к контактным площадкам из алюминия, золота, меди, хрома и других.

Термозвуковая микросварка

Для термозвуковой микросварки применяется нагрев, усилие сжатия и ультразвуковые колебания. Термозвуковую микросварку используют для сварки золотых проводников к золотым или алюминиевым покрытиям на подложках. Нагрев осуществляется за счет размещения свариваемого образца на нагревательном столике (так называемый «нижний подогрев». Дополнительно к нижнему подогреву применяют нагрев сварочного инструмента — «верхний подогрев», что улучшает параметры микросварки. Усилие прикладывается к сварочному инструменту вертикально вниз, прижимая проволоку к свариваемой поверхности. Ультразвуковые колебания передаются на микроинструмент во время его контакта с проволокой. Термозвуковая микросварка обычно используется для разварки золотой проволоки или ленты.

Ультразвуковая микросварка

Ультразвуковая микросварка проводится при комнатной температуре с применением усилия сжатия и ультразвуковых колебаний. В основном ультразвуковая микросварка используется для разварки алюминиевой проволоки к алюминиевым или золотым площадкам, хотя этим способом сварки в некоторых случаях можно приварить и золотую проволоку к золотым площадкам. Эта технология доминирует при сварке толстой алюминиевой проволоки (более 100 мкм) в силовой электронике.

17. Разновидности пайки волной припоя.

Процесс пайки волной припоя (ВП) состоит из трех этапов: вхождение объекта монтажа в припой; его контактирование с припоем и выход объекта из припоя. На первом этапе направление скорости истечения волны способствует удалению паров флюса из зоны взаимодействия волны припоя с объектом и смачивание его припоем. На втором этапе происходят все процессы взаимодействия припоя с сопрягаемыми металлами, обеспечивающие образование спая и собственно этот этап определяет время пайки в зависимости от скорости движения конвейера, формы волны и направления ее истечения , но при этом повышается толщина припоя в местах пайки. Окончательное формирование толщины паянного шва происходит на выходе объекта из волны припоя.

Пайка односторонней волной (или струёй)

В односторонней волне предельная составляющая скорости истечения вычитается из скорости конвейера, смывает излишки припоя и утоньшает оставшийся слой припоя. При односторонней волне более благоприятными являются горизонтальное положение конвейера, пологая форма и возможно большая скорость циркуляции припоя.

Пайка двусторонней волной

В двусторонней волне скорость истечения складывается со скоростью конвейера и способствует образованию наплывов припоя. Таким образом, в двусторонней волне необходимо стремиться к повышению угла наклона конвейера, увеличению крутизны волны и уменьшению скорости истечения припоя.

Пайка дельта-волной

Дельта-волна характеризуется стоком припоя в одну сторону, для чего одна стенка сопла выполнена удлиненной. Это уменьшает окисление припоя, однако делает чувствительным изменение высоты волны от напора нагнетателя припоя.

Пайка отраженной волной

При пайке отраженной волной за счет применения наклонного отражателя с одной стороны сопла обеспечивается удержание большего количества припоя, чем при дельта-волне, а его сток регулируется изменением угла наклона отражателя и зазором между соплом и отражателем.

Пайка плоской волной

Плоская или широкая волна протяженностью до 70…90 мм , позволяет добиться получения качественных соединений при меньшей температуре припоя, чем при пайке с волной параболической формы, и увеличить скорость пайки от 0,6…1,2 до 3 м/мин по сравнению с пайкой волной параболической формы.

Пайкам вторичная волна

Вторичная волна несколько меньшей высоты чем плоская используется для оплавления образующихся сосулек. Температура во вторичной волне меньше, чем в основной. Однако увеличение открытой поверхности расплава способствует образованию оксидных пленок в нем.

Пайка лямбда-волной.

Лямбда волна получается при использовании насадки сложной формы и ее динамика позволяют получить на входе объекта в припой ускоренный поток припоя, обладающий хорошим смачивающим действием. В зоне выхода достигается нулевая относительная скорость объекта и припоя, а постепенное увеличение угла между объектом и поверхностью припоя исключает образование наплывов и сосулек. Такая форма волны позволяет вести качественную пайку ячеек на многослойных платах с плотным монтажом.

Пайка омега-волной

На базе лямбда-волны получена вибрирующая волна припоя – омега-волна за счет размещения вибрирующего элемента в окне сопла, через которое подается припой. Вибрация элемента создается с помощью электромагнитного преобразователя, работающего на промышленной частоте с изменяемой амплитудой до 3 мм. Омега-волна при скорости конвейера 1,2 м/мин обеспечивает заполнение металлизированных отверстий ПП на уровне 99%.