Способ ультразвуковой микросварки

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р 585939 Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнительное к авт. свид-ву22) Заявлено 16.03,76 (21) 23344 ОО/25-27с присоединением заявки23) Приоритет43) Опубликовано 30.12.77. Бюллетень45) Дата опубликования описания 11.01.7 ле В 23 К 1(5 Го арствеииыи комитет а Министров СССР елам изобретений и открытий 1,791,1688.8),Изобретение относится к области электронной техники и может быть применено для сварки деталей в микроэлектронике.Известен способ ультразвуковой микрооварки, при котором на овариваемые детали подают ультразвуковые колебания спектра частот ,11.Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает резкого сокращения времени сварки, что характерно для автоматов с большой производительностью, и повышения качества сварных соединений.Целью изобретения является повышение качества сварных соединений.Эта цель достигается тем, что 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, при этом спектр частот колебаний ультразвукового диапазона выбирают соответствующим спектру акустической эмиссии свариваемых деталей.Способ осуществляют следующим образом.Напряжения электрических колебаний от генератора колебаний спектра частот подают через автоматически включаемые полосовые фильтры на каскады широкополосного усилителя и от усилителя - на широкополосный пьезоэлектрический преобразователь. Циклограмма процесса микросварки построена так, что в начальный период оварки, когда происходит образование физического контакта, 5 полосовой фильтр из шумового частотногоспектра вырезает спектр ультразвукового диапазона, например колебания с ча:стотой 10 в 10 кГц. Это позволяет интенсивно создавать физический контакт и частично уда лить адсорбированные пленки, Причем длярезкого сокращения времени на образованне физического контакта спектр частот ультразвуковово диапазона выбирают равным спектру частот акустической эмиссии сваривае мых материалов. Это обусловлено тем, чтодля каждого материала при движении дислокаций в процессе пластической деформации кристалла излучаются волны упругих колебаний, Например, выход дислокации на по верхность сопровождается образованием акустического поля механических колебаний определенного частотного спектра, Если возбуждается твердое тело упругими колебаниями этого спектра, т. е. спектором частот ану стической эмиссии, то резко облегчается направленный процесс деформации за короткое время, а упругие колебания акустоэмиссип 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, Раушская наб., д. 4/5Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 такта с активными центрами для схватывания металлов,Эесперименталыно установлено, что сигнал акустической эмиссии возникает за очень короткий промежуток времени, например для алюминия порядка 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 на соединяемые элементы, резко ускорить процессы взаимной диффузии, растворение окионых пленок и образование монолитного соединения. Это обуславливает резкое проявление фокион-фононного и фонон-электронного взаимодействия соединяемых материалов, что сказывается на качестве микросваркн,Все это способствует уменьшению времени мижросварки 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 по 1 оазатели соединений: прочность соединения 12 - 14 г; коэффициент вариации на обрыв 2 - 4%; электроконтактное сопротивление 0,5 - 1,2 ом; коэффициент воспроизводимости контактного сонротивления 6 - 8%. При пассиаации кристалла интегральнойосхемы пленкой %02 толщиной 760 А получили следующие качественные показатели соединений: прочность соединения 7 - 11 г; коэффициент вариации на обрыв 9 - 14%; контакт 1 ное электросопротивление 2 - 5 ом, коэффициент воспроизводимости контактного сопротивления 9 - 13%. 4При этом время сварки составляло 0,22 сек.Исследования показали, что при соединении проволочных выводов из алюминия диаметром 30 мкм с тонкопленочными контакта ми из алюминия толщиной 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 со единений как по переходному электросопротивлению, так и прочности увеличивается до 3 раз.Отличительная особенность эффективностиданного способа состоит в том, что имеется возможность осуществлять качественную сварку через тонкие пассивирующие диэлекотрические пленки толщиной до 1000 - ЗОООА.Это особенно эффективно, так как исключает прудоемкую технологическую операцию удаления пассивируюших окисных пленок на контактных площадках, что сокращает срок службы соединения, так как с течением времени наблюдается появление охрупчивания за счет коррОзии,Формула изобретения1. Способ ультразвуковой микросварки,при котором 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 экспертизе1. Авторское свидетелыство СССР 502728,кл, В 2 ЗК 19/04, 1974,