Способ ультразвуковой микросварки

Способ ультразвуковой микросварки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ш1 585939

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.03.76 (21) 23344ОО/25-27 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.12.77. Бюллетень № 48 (45) Дата опубликования описания 11.01.78 (51) М. Кл.2 В 23К 19/04

Государствеииый комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.16 (088.8) 1

F (72) Автор изобретения

В. М. Колешко

Физико-технический институт АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ М ИКР О СВАР К И,Изобретение относится к области электронной техники и может быть применено для сварки деталей в микроэлектронике.

Известен способ ультразвуковой микроова рки, при котором на свариваемые детали подают ультразвуковые колебания спектра частот (,1).

Недостатком данного способа является то, что он не о беспечивает резкого сокращения времени сварки, что характерно для автоматов с большой производительностью, и повышения качества сварных соединений.

Целью изобретения является повышение качества сварных соед и не ний.

Эта цель достигается тем, что в начальный период процесса при создании физического контакта на свариваемые изделия подают колеба ния спектра частот ультразвукового диапазона, а затем подают колебания спектра частот гиперзвукового диапазона, при этом спектр частот колебаний ультразвукового диапазона выбирают соответствующим спектру акустической эмиссии сва риваемых деталей.

Способ осуществляют следующим образом.

Напряжения электрических колебаний от генератора колебаний спектра частот подают через автоматически включаемые поло совые фильтры:на каскады широкополое ного усилителя и от усилителя — на широкополосный пьезоэлектрический преобразователь. Циклограмма процесса микросварки построена так, что в начальный .период сварки, когда происходит образование физического контакта, полосовой фильтр из шумового частотного спектра вырезает спектр ультразвукового диапазона,:например колебания с частотой

10 — 1ООО кГц. Это позволяет интенсивно созда|вать физический ко нтакт и частично уда10 лить адсорбирова нные пленки. Причем для резкого сокращения времени на образование физического контакта спектр частот ультразвуковово диапазона выбирают равным спектру частот акустической эмиссии свари1вае15 мых материалов. Это обусловлено тем, что для каждого материала при движении дислокаций в процессе пластической деформации кристалла излучаются волны упругих колебаний. Например, выход дислокации на по20 верхно сть со про вождается образованием акустического поля механических колебаний определенного частотного спектра. Если возбуждается твердое тело упругими колебания-ми этого спектра, т. е. спектром частот ану25 стической эмис|сии, то резко облегчается направленный процесс деформации за короткое время, а упругие колебания акустоэмисснп передаются в зону соединения, что способствует накоплению акустической энергии и

30 образованию качественного физического кон585939

Составитель . Н. Тютченкова

Корректор Л. Котова

Редактор Н. Суханова

Техред

И. Рыбкина

Заказ 2709/15 Изд. № 997 Тираж 1207

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 такта с активными центрами для схватывания металлов.

Эксперименталыно установлено, что сигнал акустической эмиссии возникает за очень короткий промежуток времени, например для алюминия по рядка 0,03 мксек, причем спектр лежит в килогерцовом диапазоне. Затем второй полосовой фильтр из шумового спектра частот вырезает спектр частот гиперзвукового диапазона, например 1 — 3 кГц. Это позволяет уменьшить силовое воздействие íà соединяемые элементы, резко ускорить процессы взаимной диффузии, растворение окионых пленок и образование монолитного соединения. Это обуславливает резкое проявление фонон-фононного и фонон-электронного взаимодействия соединяемых мате|риалов, что сказывается .на качестве микросваркн.

Все это способствует уменьшению времени ми@росварки до 0,04 — 0,1 сек, так как килогерцевая (ультразвуковая) область оказывает превалирующее влияние на процесс пластической деформации и создание физического контакта, а мегагерцевая или гегагерцевая (гиперзвуковая) область — на схватывание металлов, процесс диффузии и снятие внутренних напряжений,в зоне соединения.

Лепестки перфорированной алюминиевой ленты сваривались описываемым способом с контактной площадкой из алюминиевой пленки толщиной 1,2 мкм на .кристалле интегральной схемы без пассивации окислом, при этом получили следующие качественные по1оазатели соединений: прочность соединения

12 — 14 r; коэффициент вариации на обрыв

2 — 4%; электроко нтактное сопротивление

0,5 — 1,2 ом; коэффициент воспроизводимости контактного сопротивления 6 — 8%.

При пассиаации кристалла интегральной о схемы пленкой S102 толщиной 760А получили следующие качественные показатели соединений: прочность соединения 7 — 11 r; коэффициент вариации на обрыв 9 — 14%; контакт1ное электросопроти вление 2 — 5 ом, коэффициент воспроизводимости контактного сопротивления 9 — 13%.

П ри этом время сва рки составляло 0,22 сек.

Исследования показали, что при соединении проволочных выводов из алюминия д иаметром 30 мкм с тонкопленочными контактами из алюминия толщи|ной 0,8 мкм на двуокиси кремния, прочность соединения увеличивается в 1,2 — 1,3 раза, электросопротивление переходного слоя уменьшается в 1,9—

2,1 раза, а воспроизводимость качества соединений как по переход ному электросопротивлению, так и прочности увеличивается до

3 раз.

Отличительная особенность эффектив|ности данного способа состоит в том, что имеется возможность осуществлять качественную сварку через тонкие пассивирующие диэлеко трические пленки толщиной до 1000 — 3000А.

Это особенно эффективно, так как исключает т1рудоем кую технологическую операцию удаления пассивирующих окисных пленок на контактных площадках, что сокращает срок службы соединения, так как с течением вреMBHH наблюдается появление охрупчивания за счет кор,роз ии.

Формула изобретения

1. Способ ультразвуковой микросварки, п ри кото ром на свариваемые детали подают ультразвуковые колебания спектра частот, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений, в начальный период процесса при создании физического контакта на свариваемые изделия подают колебания спектра частот ультразвукового диапазона, а затем подают колебания спектра частот гиперзвукового диапазона.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спектр частот колебаний ультразвукового

40 диапазона выбирают соответствующим спектру акустической эмиссии свариваемых дета. лей.

Источники информации, 45 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетелыство СССР ¹5i02728, кл. В 23К 19/04, 1974.