Способ ультразвуковой микросварки

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 572350 Союз Советскнх Социалистических Ресаублик(51) М. Кл.з В 23 К 19/О соединением заявки М дарственный квинт 3) Приоритет авета Мнннстро Опубликовано 15.09.7 Бюллетень М 1.791.1688,8) ло лелем изобретений и открытий(72) Автор изобретения В, М. Колешко физико-технический институт АН Белорусской ССРЗаявите 4) Ст 1 ОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МИКРОСВАРКИ яемые де 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 электро- сопротивление, 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 соединтали 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.10 Целью изобретения является повышение качества свариваемого соединения.Для этого по предлагаемому способу передсваркой осуществляют облучение свариваемых изделий ультрафиолетовыми лучами с 15 энергией фотонов больше энергии разрывахимических связей поверхностей свариваемых изделий, а в процессе сварки облучают энергией фотонов больше работы выхода электронов свариваемых изделий.20 Способ осуществляют следующим образом.Перед совмещением привариваемой проволоки с контактной площадкой включают ультрафиолетовое поле, например, с использованием лампы ДРШили ДРШ. Осуществля 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 при572350 15 Составитель Г. Галюз Корректор Л. Денискина Техред И, Михайлова Редактор Л, Василькова Изд. Мв 759 Тираж 1207 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45Подписное Заказ 1989/1 Типография, пр, Сапунова, 2 соорке больших интегральных схем, где количество контактных соединений превышает 50 штук. Например, для алюминия энергия фотонов Йо)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 Ьо) 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 д- и р-типа (кремний с ориентацией 111). Осуществлялась ультразвуковая микросварка с использованием золотых и алюминиевых проводников. Температура подогрева была равна 370 С. Толщину адсорбированной и окисной пленок измеряли на эллипсометреоЛЭМс точностью ЗА, Импульсное ультрафиолетовое облучение осуществлялось лампой ДРШс использованием модуляционных фильтров,Исследования показали, что ультрафиолетовое облучение пластин кремния в течение 15 мин уменьшает толщину адсорбированнойо ои 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%, переходное электросопротивление уменьшилось в 10 - 11 раз, а воспроизводимость качества (по прочности и переходному сопротивлению) улучшилась в 7 раз,Формула изобретенияСпособ ультразвуковой микросварки, прикотором на свариваемые изделия подают ультразвуковые колебания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качествасвариваемого соединения, перед сваркой осуществляют облучение свариваемых изделий ультрафиолетовыми лучами с энергией фотонов больше энергии разрыва химических свя зей поверхностей свариваемых изделий, а впроцессе сварки облучают энергией фотонов больше работы выхода электронов свариваемых изделий.Источники информации,30 принятые во внимание при экспертизе1. Назаров Г. В., Гревцев Н, В. Сварка ипайка в микроэлектронике, М., Советское радио, 1967, с. 7 - 22.2. Авторское свидетельство Мо 252837.35 кл. В 2 ЗК 19/00, 1967.