SU659320A1 - Способ управлени процессом микросварки - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к технологии микроэлектроники и может найти применение дл  ультразвуковой мнкросварки полупроводпиютвых приборов и интегральных схем.

Из известных способов наиболее близким к описываемому  вл етс  способ управлени  процессом ультразвуковой микросварки , основанный на измерении одного из параметров колебательной системы 1.

Недостатком этого способа  вл етс  проведение контрол  качества сварки на определенной частоте, что при изменении частотного диапазона импульсов снижает качество сварки.

Целью изобретени   вл етс  повыгпение; качества сварных соединений.

Дл  достижени  поставленной цели измер ют спектральную плотность шума в каждом из частотных диапазонов и переход с ультразвукового диапазона на гиперзвуковой производ т по первому максимуму второй производной спектральной плотности ультразвукового диапазона, а процесс микросварки прекращают по второму максимуму второй производной спектральной плотности гиперзвукового диапазона.

На фиг. 1 представлены графики амплитудно-частотных характеристик (АЧХ)

(кривые 1-6), по сн ющие принцип управлени  микросваркой.

На фиг. 2 представлена функциональна  схема устройства дл  технической реализации способа.

Кривые 1, 4 - АЧХ спектральной плотности щума соответственно дл  ультразвуковых и гиперзвукоБЫХ частот; кривые 2,5- перва  производна  АЧХ; кривые 3, 6-втора  производна  АЧХ.

Устройство содержит задающий генератор 7 щума, усилитель 8 мощности, фильтр 9 низких частот, фильтр 10 гиперзвуковой частоты и согласующее устройство //, электроакустический преобразователь 12, датчик 13 измерени  спектральной плотности щума, коммутатор 14, устройство 15 первоп производной, устройство 16 второй производной , устройство /7 логики, формирователь 18 и блок 19 управлени .

Реализаци  предложенного способа происходит следующим образо.м. Выходное напр жение генератора 7 щума с равномерной спектральной плотностью усиливаетс  щирокополосным усилителем 8 мощности и через фильтры 9 и 10 п согласующее устройство // возбуждает электроакустический преобразователь 12. В начале сварки автоматически блоком 19 управлени  через фор-мирователь IS открываетс  фильтр 9 частот ультразвуковых колебаний.

При достижении максимума спектральной плотности этого диапазона начинаетс  процесс разрушени  образовавшихс  мости:сов схватывани . Дл  исключени  этого  влени  переход на второй гиперзвуковой диапазон производ т до начала момента разрушени  мостиков схватывани . Дл  этого переход с ультразвукового на гиперзвуковой диапазон производ т по первому максимуму второй производной (крива  3, фиг. 1, точка А, который соответствует моменту перегиба амплитудно-частотной характеристики 1спектральной плотности на восход щей ветви. Измерение спектральной плотности производитс  датчиком 13, а изилечение первой и второй производной производитс  устройством 15 первой производ;шй и устройством 16 второй производной. Определение максимума второй производной происходит в устройстве 17 логики, которое своим иаир лсением запускает формирователь 18, закрываюш,ий фильтр 9 низких частот и открывающий фильтр 10 гиперзвуковой частоты. Напр жени  обоих диапазонов в момент включений и выключений измен ютс  плавно, что чрезвычайно важно дл  формировани  сварного соединени . Амплитуда колебаний ультразвуковых чаютот постепенно уменьшаетс , при этом нлощадь физического контакта увеличиваетс , а образовавшиес  мостики схватывани  не разрушаютс . В то же врем  начинает увеличиватьс  амплитуда гиперзвуковых частот, что способствует формированию необходимых химических св зей между соедин емыми элементами.

Таким образо.м, в переходный период в зоне соединени  действуют напр жени  обоих частотных диапазонов. В дальнейшем в зону соединений подаетс  напр жение только гиперзвуковой частоты. Применение этого диапазона частот позвол ет резко снизить силовое воздействие на соедин емые элементы, в значительной степени ускорить процессы взаимной диффузии, растворение окисных пленок и образование монолитного соединени .

Спектральна  плотность шума гиперзвуковых частот имеет зависимость, представленную на фиг. 1 кривой 4. Ма ссимум .:оответствует наиболее качественному соединению , когда во всех зонах физического контакта за счет взаимной диффузии и про влени  фонон-фононного и фонон-электронпого взаимодействи  соедин емых материалов получаетс  монолитное соединение. С дальнейшим увеличением времени сварки поглощение пиперзвуковой мощности уменьн аетс . Поэтому процесс сварки прекращают по второму максимуму второй производной спектральной мощности (точка В, крива  6), что соответ1ствует точке перегиба нисход щей ветви амплитудЯо-частотной характеристики спектральной нлотности. Дл  исключени  ложных срабатываний по нисход щей ветви АЧХ спектральной плотности в области первого частотного диапазона, т. е. низких частот, в устройство вводитс  коммутатор 14, запираемый напр жением формировател  18 на врем  уменьшени  амплитуды низких частот до нулевого значени . После перехода на гинерзвуковые частоты с блока 19 управлени  на вход логического устройства 17 подаетс  управл ющий сигнал. При этом логическое устройство выдел ет только второй максимум второй производной спектральной плотности шума гиперзвуковых частот и запускает формирователь 18, который через блок -19 управлепи  прекращает процесс мП|Кросварки.

Применение предлагаемого способа управлени  процессом ультра- и гиперзвуковой микросварки позвол ет в значительном

степени оптимизировать процесс микросваркп во времени и улучшить качество соедин емых материалов. Например, использование данного устройства при микросварке интегральных микросхем с балочными выводами из алюминиевой лепты толщиной 30 мкм с алюминиевой и золотой металлизацией позволило повысить прочность в 1,7-2,6 раза, увеличить воспроизводимость в 3-4 раза и резко сократить врем  микросварки , что особенно полезно при использовании предлагаемого способа в автоматах с большой производительностью, котора  возросла при этом в 14-15 раз.

Claims (1)

1. Авторское свидетельство СССР № 538869, кл. В 23 К 19/04, 1976 г.

S(oJ)