SU592544A1

SU592544A1 - Method and apparatus for controlling microwelding process

Info

Publication number: SU592544A1
Application number: SU762403826A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Колешко; Анатолий Владимирович Гулай
Original assignee: Институт электроники АН Белорусской ССР
Priority date: 1976-08-01
Filing date: 1976-08-01
Publication date: 1978-02-15

Description

ственйо число а-д тен и «п тен разрыва. В данном случае контактна раз-ность потенциалов между соедйн емыМИ элементами, например присоедин емыми .проводником А и подложкой Б, представл етс выражением The primary number is a d d ten and “a breakout gap. In this case, the contact potential difference between the connecting elements, for example, the connectable A conductor A and the substrate B, is represented by the expression

V fA - f Б, где ,.+ - работа выходаV fA - f Б, where,. + - work output

ijij

проводника, fi, fj - дол 5д., зан та соответсгвеННО i-той точкой схватывани и /-тым п тном разрыва, А/ОА; - лстин-на работа выхода соответственно /-того а-п тиа и /-тогоthe conductor, fi, fj - in the length of 5d., is occupied by the corresponding i-th setting point and the / -th spot rupture, A / OA; - lstin-on work output, respectively, of the / -th a-p tya and / -th

п тна разрыва проводника, РБ + point of conductor rupture, RB +

//

+ 2 // 9Бу- работа выхода подложки, ОБ,- Б.-+ 2 // 9Bu substrate work function, ON, - B.-

истиЛНа работа выхода /-того а-п тла и /-того п ина разрыва подложки.is the work function of the / th th-t tl and / th th break of the substrate.

В процессе мижрооварки происходит измепение площади контактировани S соедин емых элементов, при этом, естественно измен етс контактна разность лотенциало1В между данными элементами.In the process of microfusion, there is a change in the contact area S of the connected elements, and the contact difference of the potential 1B between these elements naturally changes.

Работает устройство дл управлени процеосом микросварки интегральных схем следующим образом.The device operates to control the micro-welding of integrated circuits as follows.

Электрические колебани задающего генератора /, усиленные с помощью усилител 2 мощности, через коммутирующий блок 3 нодаютс на электроакустический преобразователь 4, механические колебани которого с помощью концентратора 5 и сварочного инструмента 6 .подаютс в зону соединени , например , вывода 12 с контактной площадкой 13. Дл измерени контактной разности потенциалов между соедин емыми элементами 12, 13 последние подключены ко входу блока измерени 7, состо щего из последовательно соединенных фильтра 8 и усилител 9 посто нного тока. Фильтр 5 не пропускает к усилителю 9 (посто нного така переменную составл ющую кантакиной разности потенциалов , измен ющуюс с частотой, равной рабочей частоте ультразвуковых колебаний.Electrical oscillations of the master oscillator /, amplified with the help of power amplifier 2, are switched to electro-acoustic transducer 4 through switching unit 3, mechanical vibrations of which with the help of concentrator 5 and welding tool 6 are fed to the connection zone, for example, output 12 with contact pad 13. For measurements of the contact potential difference between the connected elements 12, 13 are connected to the input of the measuring unit 7, which consists of a series-connected filter 8 and a constant-current amplifier 9. The filter 5 does not pass to the amplifier 9 (a constant such variable component of a kantakin potential difference varying with a frequency equal to the operating frequency of the ultrasonic vibrations.

Переменна составл юща контактной разности потенциалов Емеет значительную величину в начальный момент микроаварки до начала формировани сварной точки, когда происходит процесс схватывани соедин емых поверхностей по контактным п тнам, и разрушение образовавшихс мостиков соединени . В дальнейшем в процессе формировани сварной точки .переменна составл юща контактной разности лотенциалов будет небольшой по сравнению с посто нной составл ющей , котора растет пропорционально увеличению фактической .площади контакта.The variable component of the contact potential difference Has a significant amount at the initial moment of the micro-car before the formation of the weld point, when the process of seizure of the connected surfaces along the contact points occurs, and the destruction of the formed joint bridges. In the future, in the process of forming a welded point, the variable component of the contact difference of the potential will be small compared to the constant component, which grows in proportion to the increase in the actual contact area.

Выход фильтра 5 подключен ко входу усилител 9, сигнал на 1выхо.де которого пропорционален контактной разности .потенциалов между элементам.и 12, 13. Выходной сигнал U усилител 9 и его производна по времени du/dt анализируютс с ломощью вычислительного устройства 10, с помощью которого The output of filter 5 is connected to the input of amplifier 9, the signal at the first output of which is proportional to the contact difference of the potentials between the elements and 12, 13. The output signal U of amplifier 9 and its time derivative du / dt are analyzed with a score of computing device 10, using whom

происходит управление процессом микросварки . Дл этого выход вычислительного устройства подключен к блоку 11 управлени мощностью усилител мощности 2 и к коммутирующему устройству 3. По величине U, завис щей от нлощади контакта между соедин емыми элементами 12, 13 и лроизводной du/dt, завис щей от скорости роста площади контакта, производитс управление параметрами возбуждающих электрических колебаний , например их мощностью. Отключение электрических колебаний .производитс также с помощью вычислительного устройства 10 но достижении величинами U и duldt определенных значений, соответствующих высококачественному соединению. Алгоритм управлени процессом микрооварки разработан на основе предварительно праведенных исследований зависимости величины контактной раз.ности потенциалов от качества микрооварного соединени , т. е. вычислительное устройство выбирает режим микросварки и измен ет его цри измен ющихс услови х в соответствии с заложенной в .программе зависимостью контактной разности потенциалов V от площади контакта S, прочности контакта переходного сон|роти1влен.и RK и других параметров микр0овар.ного соединени V Ф(5к, к,micro-welding process is being controlled. For this, the output of the computing device is connected to the power management unit 11 of the power amplifier 2 and to the switching device 3. By the value of U, depending on the contact area between the connected elements 12, 13 and the d / dt derivative, The parameters of the exciting electrical oscillations are controlled, for example, by their power. The disconnection of electrical oscillations is also produced by the computing device 10, but the values of U and duldt reach certain values corresponding to a high-quality connection. The microvocality process control algorithm was developed on the basis of previously righteous studies of the dependence of the contact potential difference on the quality of a microvocular compound, i.e., the computing device selects the micro-welding mode and changes its changing conditions in accordance with the contact difference established in the program the potentials V from the contact area S, the contact strength of the transitional sleep | roti1nlen.and RK, and other parameters of the microfusion compound VF (5k, k,

. . . ) . . . )

Налример, использование способа и устройства управлени процессом микросварки при соединении алюминиевой проволоки диаметром 40 мкм с золотым покрытием толщиной 5 мкм на подложке из кварца приводит |К увеличению качества млкросварных соединений в 2-2,4 раза, воспроизводимость качества возрастет в среднем на 20%. Процент выхода годных интегральных схем за счет этого увеличиваетс на 10-12%.Nalrimer, using the method and device for controlling the process of micro-welding when connecting aluminum wire with a diameter of 40 µm with a gold coating of 5 µm thickness on a quartz substrate leads to an increase in the quality of micro welded joints by 2-2.4 times, the reproducibility of quality will increase on average by 20%. The percentage of usable integrated circuits due to this is increased by 10-12%.

Claims

1. A process for controlling the process of micro-welding, in which one of the parameters of the mode is measured, followed by adjusting the power released in the joint zone, characterized in that, in order to improve the quality of the welded joints, contact potential difference between the elements being connected is measured, its derivative is calculated, and according to the size of the data obtained, the power is controlled and, in addition, the duration of the 10-rki process.

2. A device for implementing the method according to claim 1, comprising a master oscillator, a power amplifier, a switching unit. And 6. LOCK

power amplifier control, characterized in that the device comprises a potential difference measuring unit and a computing device, wherein the output of the measuring unit is connected to the input of the computing device, and the output of the latter is connected to the input of the amplifier power control unit.

Source of information taken into account in the examination:

I. Copyright certificate № 265320, cl. In 23 K 11/24, 1969.