Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Января 2014 в 13:32, курсовая работа
Також розглядаються й аналізуються переваги і недоліки кожного методу з точки зору споживання енергії, можливості автоматизації технологічного процесу герметизації, вартості обладнання та установок, здатності використання в масовому чи тільки вузькому та спеціалізованому виробництві, часу, який затрачується на герметизацію інтегральних мікросхем, робочих температур мікрозварювання, котрі можуть призвести до виходу з ладу напівпровідникового кристалу.
Мета роботи: описати найпоширеніші методи зварювання і пайки для виготовлення виводів та герметизації інтегральних схем, вивчити їх технологічні особливості.
ВСТУП 4
РОЗДІЛ 1 ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ЗВАРЮВАННЯ………….5
1.1 Холодне зварювання………………………………………………………. 5
1.2 Електроконтактне конденсаторне зварювання ( ЕКЗ)……………………7
1.3 Аргонно-дугове зварювання…………………………………………………8
1.4 Термокомпресійне зварювання………………………………………………9
1.5 Контактне зварювання розщепленим електродом……………………….12
1.6 Зварювання тиском з непрямим імпульсним нагрівом ( ЗНІН )………….13
1.7 Зварювання здвоєним (розщепленим) електродом………………………..14
1.8 Ультразвукове зварювання………………………………………………….15
1.9 Лазерне зварювання…………………………………………………………17
1.10 Типи установок для мікрозварювання…………………………………….19
1.11 Технологія термозвукового мікрозварювання методом «кулька - клин -кулька»…………………………………………………………………………....20
РОЗДІЛ 2 ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ПАЯННЯ………………...27
2.1 . Приєднання виводів паянням……………………………………………...27
2.1.1 Холодна пайка……………………………………………………………29
2.2. Герметизація пайкою………………………………………………………30
2.2.1 Пайка припоями……………………………………………………………31
2.2.2 Пайка склом………………………………………………………………32
ВИСНОВКИ 33
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 34
Срібна амальгама ( 52 % вага Ag) твердне при 25 ° С за 3 год , мідний склад з галієм ( 66 % вага Cu) твердне при тій же температурі за 4 ч [8].
2.2 . Герметизація пайкою
Герметизацію пайкою застосовують у скляних (мікросхеми серії К106 тощо) і керамічних (мікросхеми серії ПВМ) корпусах з плоскими планарними виводами. У першому випадку скляну основу отримують у формі (пресування скляного порошку з наступним оплавленням ) одночасно з системою виводів і коваровою рамкою. У другому випадку спочатку виготовляють керамічну основу з пазами під виводи, а потім виконують пайку склом коварових виводів і рамки. В обох випадках, для полегшення виготовлення основи корпусу, плоскі виводи об'єднані в загальну систему за допомогою технологічної рамки. Згодом після виконання внутрішнього монтажу (перед електричним контролем) технологічна рамка відрізається штампом , роз'єднуючи виводи мікросхеми .
Золоте покриття на коваровій рамці дозволяє отримувати надійне паяне з’єднання з кришкою корпусу ( нікель , нікельована мідь та ін.) З цією метою на коварову рамку укладають рамку з припою ПОС- 61 товщиною 0,15 - 0,2 мм , встановлюють кришку, і корпус з мікросхемою поміщають на нагрівач, забезпечений вібратором ( 50 Гц). Наявність бортика по контуру рамки виключає проникнення припою всередину корпусу.
Для пайки корпусів застосовують автоматичні і напівавтоматичні установки. На установці АГМП - 1 (автомат герметизації мікросхем пайкою ) пайку виконують у середовищі інертного газу. Корпуси встановлюють в касети , що забезпечують регульоване зусилля притиску на кришку корпусу в межах 3 -10 м. Касети, що містять по 10 корпусів кожна, поміщають в магазин( ємність магазину 20 касет). Розплавлення рамки припою здійснюється імпульсним нагрівом в діапазоні регульованих температури (150 - 450 ) ± 3 °С. Щоб уникнути термоудару виріб піддають попередньому нагріванню в межах ( 100 - 200 ) ± 10 ° С. Час пайки ( регульований ) 5 - 15 с з дискретністю 1 с.
Вібрація може бути накладена зі зміщенням по часу від початку пайки на 2 - 12с. Витрата інертного газу тиском 1,5-2 ат. становить 0,5 м3 / ч. Продуктивність установки 450 корпусів на годину [9] .
2.2.1 Пайка припоями
Пайка припоями виконується при температурах 170-350 ° С. Перед паянням виріб облужують розплавленим припоєм або поміщають його між деталями, що сполучаються у вигляді прокладок , таблеток , кілець і ін.. Далі корпуси герметизують, застосовуючи різні способи нагріву, необхідні для оплавлення припою.
При кондуктивному методі нагрівання деталі корпусу ІМС, з прокладкою припою між ними, попередньо обробленої розчином або розплавом флюсу ( каніфолі ) , затискають з невеликим зусиллям між двома нагрівальними плитами. Недолік цього методу - значне нагрівання основи корпусу, на якому розташована ІМС , а також необхідність застосування флюсу , залишки якого важко повністю видалити , і вони можуть потрапити всередину корпусу.
При обдуві струменем гарячого газу ( азоту або аргону) корпуса з боку кришки, застосування флюсу виключається , так як пайка проводиться в інертній атмосфері.
Конвективний нагрів застосовують при великосерійному і масовому виробництві . Зібрані деталі корпусів стискають і фіксують на весь час пайки, яку проводять в конвеєрних печах із захисним середовищем. Швидкість руху конвеєра, температурний режим печі (підйом температури до заданої, витримка та охолодження) забезпечують оптимальний цикл пайки.
Цей метод пайки досить простий і доступний, проте через високу теплопровідність припою необхідно нагрівати весь корпус. Крім того, міцність паяного шва зазвичай нижче міцності матеріалів, що з'єднуються (міді, нікелю та особливо ковара ) .
2.2.2 Пайка склом
Пайку склом застосовують
не тільки для контакту кристалів
з корпусами і кріплення
Пайку перемичок до контактних майданчиків можна здійснювати з дозуванням припою в процесі пайки або з попереднім лудінням контактних майданчиків. Останній спосіб є більш прогресивним , так як передбачається нанесення припою високопродуктивним методом занурення. Такий спосіб використовують , наприклад , в тонкоплівкових гібридних схемах серії К217 (мідні луджені контакти ) , а також в товстоплівкових гібридних схемах серій К202 , К204 (срібні луджені контакти ) і деяких інших.
Особливістю лудіння тонкоплівкових контактів є небезпека їх ослаблення через розчинення ( дифузії) матеріалу плівки в припій . Тому для лудіння золотих і срібних контактів застосовують припій ПОС- 61 , модифікований золотом або сріблом ( 3 %). Температура плавлення цих припоїв 190 ° С.
Щоб після лудіння і пайки уникнути промивання мікросхем, використовують пасивні флюси марок Ф1111 або ПЛП .
Пайку можна здійснювати за допомогою мікропаяльників з непрямим імпульсним нагрівом ( час імпульсу до 2 с), з автоматичним регулюванням режиму нагрівання по температурі, для чого в конструкції паяльника передбачена термопара. Інший спосіб - пайка здвоєним електродом , при якому тепло виділяється за рахунок проходження струму через ділянку припою , розташований під зазором здвоєного електрода [10] .
Висновки
1. Найпоширенішими методами зварювання є:
- термокомпресійне зварювання;
- електроконтактне конденсаторне зварювання;
- зварювання тиском з непрямим імпульсним нагрівом;
- контактне зварювання;
- ультразвукове зварювання;
- лазерне зварювання.
2. Будь-який метод з’єднання,
який застосовується у
- Міцність з’єднань повинна бути не нижчою, ніж міцність з’єднуваних елементів.
- З’єднання повинні мати мінімальний опір.
- Основні параметри процесу з’єднання (температура нагріву, питомий тиск, тривалість витримки) повинні бути мінімальними, щоб не спричинити пошкоджень активної області напівпровідникового приладу.
- Можливість з’єднання найрізноманітніших сполук матеріалів.
- Після процесу з’єднання не повинно залишатися матеріалів, які викликають корозію.
- Якість з’єднань повинна контролюватися простими і надійними методами. [13]
Список використаних джерел