Способ ультразвуковой микросварки
Иллюстрации
Показать всеРеферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ц 572350
Союз Советских
Социалистических
Ресаублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.07.75 (21) 2152166, 27 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 15.09.77. Бюллетень ¹ 34
Дата опубликования описания 12.09.77 (51) М. Кл. В 23К 19/04
Государственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.16 (088.8) (72) Автор изобретения
В. М. Колешко
Физико-технический институт AH Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СЛОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МИКРОСВАРКИ
Изобретение относится,к микросварке и пайке давлением проволочных или балочных выводов при сборке полупроводниковых приборов, интегральных и гибридных схем.
Известны способы микросварки давлением, например термокомпрессия, импульсная контактная сварка и ультразвуковая микросварка. При термокомпрессии соединяемые элементы нагревают до определенной температуры, затем статически нагружают инструментом, в результате чего происходит процесс пластической деформации, выдерживают определенное время для осуществления процесса взаимной диффузии контактируемых элементов и при достижении неразъемного соединения процесс прекращают. Однако в зоне контакта остаются окисные и адсорбированные пленки, которые ухудшают качество соединения и увеличивают переходное электросопротивление, что влияет на локальный разогрев при эксплуатации прибора. Поверхностные окисные и адсорбированные пленки препятствуют так же образованию соединения, поэтому необходимо увеличивать температуру, давление (степень деформации) и время сварки (1), Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ ультразвуковой микросварки, при котором ультразвуковые колебания передают на соединяемые детали без подогрева изделия (2).
Недостатком данного способа является недостаточная стабильность процесса, так как
5 адсорбпрованные и окисные пленки не полностью выносятся из зоны соединения, а также имеется возможность дополнительного окисления за счет проникновения кислорода и влаги в зону соединения.
Целью изобретения является повышение качества свариваемого соединения.
Для этого по предлагаемому способу перед сваркой осуществляют облучение свариваемых изделий ультрафиолетовыми лучами с
15 энергией фотонов больше энергии разрыва химических связей поверхностей свариваемых изделий, а в процессе сварки облучают энергией фотонов больше работы выхода электронов свариваемых изделий.
Способ осуществляют следующим образом.
Перед совмещением привариваемой проволоки с контактной площадкой включают ультрафиолетовое поле, например, с использованием лампы ДРШ-500 или ДРШ-1000. Осуществля25 ется процесс облучения соединяемых поверхностей, в результате которого происходят разрыв связей адсорбированных пленок с поверхностью подложки и интенсивное очищение. Таким образом создают одинаковые условия на
30 контактных поверхностях, в особенности прн
572350
Составитель Г. Галюз
Корректор Л. Денискина
Техред И. Михайлова
Редактор Л. Василькова
Изд. М 759 Тираж 1207
НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5
Подписное
Заказ 1989/1
Типография, пр, Сапунова, 2 соорке больших интегральных схем, где количество контактных соединений превышает
50 штук. Например, для алюминия энергия фотонов hv)10 эВ позволяет разорвать химическую связь адсорбированных пленок с подложкой. Облучение пленок алюминия уменьшает толщину адсорбированной и окисной пленок до 5 — 8 Л и существенно уменьшает ее гетерогенность.
Затем энергию фотонов ультрафиолетового поля изменяют до величины, равной или несколько больше работы выхода электронов соединяемых элементов, например, для алюминия hv )5 эВ, и начинают осуществлять процесс микросварки, например, с использованием ультразвуковых колебаний. Все это способствует протеканию химических реакций с образованием высокопрочных соединений.
Результаты опробования предлагаемого способа следующие.
Микросварка и пайка кристаллов кремния.
Использовался монокристаллический кремний и- и р-типа (кремний с ориентацией III).
Осуществлялась ультразвуковая микросварка с использованием золотых и алюминиевых проводников. Температура подогрева была равна 370 С. Толщину адсорбированной и окисной пленок измеряли на эллипсометре о
ЛЭМ-2 с точностью ЗА. Импульсное ультрафиолетовое облучение осуществлялось лампой ДРШ-1000 с использованием модуляционных фильтров.
Исследования показали, что ультрафиолетовое облучение пластин кремния в течение
15 мин уменьшает толщину адсорбированной о о и окисной пленок от 45 А до 7 А. Причем однородность толщины по диаметру пластины улучшилась от 30 — 35% до 2 — 2,5 /о. В процессе микросварки скорость образования очагов взаимодействия в плоскости контакта возросла в 20 раз. При этом прочность соединения в среднем увеличилась на 40 — 60%, переход10 ное электросопротивление уменьшилось в 10—
11 раз, а воспроизводимость качества (по прочности и переходному сопротивлению) улучшилась в 7 раз.
Формула изобретения
Способ ультразвуковой микро сварки, при котором на свариваемые изделия подают ультразвуковые колебания, о т л и ч а ю щ и й20 с я тем, что, с целью повышения качества свариваемого соединения, перед сваркой осуществляют облучение свариваемых изделий ультрафиолетовыми лучами с энергией фотонов больше энергии разрыва химических свя25 зей поверхностей свариваемых изделий, а в процессе сварки облучают энергией фотонов больше работы выхода электронов свариваемых изделий.
Источники информации, 30 принятые во внимание при экспертизе
1. Назаров Г. В., Гревцев Н, В. «Сварка и пайка в микроэлектронике», М., «Советское радио», 1967, с. 7 — 22.
2. Авторское свидетельство Мю 252837.
35 кл. В 23К 19/00, 1967.