Способ контроля качества соединений при сварке давлением

Вс,в,- . -- . -о, "1ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11778972 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т. св ополнительное 74/25-2.80. Бю крыт пи 72) Авторы изобретения имов и А. П, Рыдзевский(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СОЕДИНЕНИ ПРИ СВАРКЕ ДАВЛЕНИЕМс прочностью соединении на срез, при этом между деформацией и прочностью на срез наблюдается линейная зависимость, поэтому деформация служит критерием оценки качества соединений без их разрушения 2).Однако управление процессом путем фиксации деформации и сопоставление ее с прочностью на срез обладают низкой достоверностью, так как прочность на срез, как и деформация, растет на протяжении всего процесса сварки, поэтому даже при чрезмерной деформации проволоки прочность соединений на срез высокая, однако прочность на отрыв низкая из-за пережимов на границе проволока - соединение. Цельсти контрПоставв качествпользуютформациимальное зпротивлензначенияНа челы сопро силу сопротив проводника,начение и при ия до 0,25 - 0 варку прекра теже приведе тивления одн Способ относится к производству изделий микроэлектроники и может быть использован при сварке полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.Известен способ контроля качества сварных соединений при сварке давлением по величине одноосной деформации проводника, которая фиксируется механотронным датчиком ,1.1.Недостатком известного способа является то, что фиксируется конечное значение деформации проводника без учета ки нетики протекания процесса, которая зависит от физико-химических свойств свариваемых материалов, режимов сварки, условий подготовкиматериалов к сварке и т. д. В связи с этим одинаковой деформации проводника соответствует различная прочность соединений на отрыв, поэтому воспроизводимость качества при сварке низкая.Наиболее близок к предлагаемому способ контроля качества сварных соединений 2 о при сварке давлением, при котором контролируют один из параметров, характеризующих одноосную деформацию проводника в процессе сварки. Деформация сравнивается изобретения - повышение точнооля качества сварных соединений ленная цель достигается тем, что е контролируемого параметра исления одноосной деизмеряют ее максиснижении силы со,5 ее максимального щают.р ны зависимости сиоосной деформации778972проводника Ге и прочности сварных соединений на отрыв Р от времени сварки 1.Сущность изобретения заключается втом, что максимальная величина силы сопротивления одноосной деформации проводника соответствует моменту начала пластической деформации и несет информацию офакторах, от которых зависит качество сварных соединений (состояние свариваемых поверхностей перед сваркой, увеличение подвижности дислокаций, которые начинают отрываться и двигаться в определенных плос екостях скольжения, микротвердость проводника и т. д.). Так, например, при отжигепроводника структура материала приобретает упорядоченность, уменьшается предел текучести, в связи с чем максимальноезначение силы сопротивления одноосной де фформации проводника тоже уменьшается,однако отключение процесса сварки происходит в момент, когда прочность соединениймаксимальная,При сварке по предлагаемому способупосле нагрева свариваемых материалов до280 в 4 С и приложении сварочной нагрузки в диапазоне 0,2 - 2 Н измеряют силу одноосной деформации проводника, причем напервом этапе в течение 2 - 12 мс сила сопротивления возрастает, что объясняетсяупругой деформацией привариваемого проводника и увеличением числа единичных контактов, обладающих все меньшей суммойвысот вследствие снятия микровыступов иразвития площади единичных контактов,зюОтдельные контактные пятна начинают сливаться в более крупные очаги схватывания,при этом температура в зоне сварки достигает постоянной величины, которая в дальнейшем не изменятся. В момент времени 1 г,Укогда в теле накапливается энергия, достаточная для разрывов связей между узламикристаллической решетки, сила сопротивления максимальна. В дальнейшем начинается процесс интенсивной пластическойдеформации вследствие разупрочнения свариваемых материалов, при этом сила сопротивления деформации падает. При уменьшении силы сопротивления в 2 - 4 раза посравнению с силой сопротивления одноосной деформации проводника в момент начала его интенсивной пластической дефор- имации, когда сила сопротивления уменьшается относительно максимального значения,сварку необходимо прекращать (момент 1 отд,так как на данном этапе прочность сварныхсоединений на отрыв максимальна, Следует отметить, что отношение силы сопротив- фления одноосной деформации проводника вмомент образования качественного сварногосоединения к ее максимальному значениюзависит от диаметра присоединяемого проводника и материала свариваемых деталей,риваемые материалы сжимают усилием 0,40 Н и нагревают до 280 С. В процессе сварки измеряют силу одноосной деформации проводника, определяют ее максимальное значение, которое составляет 0,48 Н, и при достижении силой величины 0,27 Н, сварку прекращают. Средняя прочность соединений составляет 0,125 Н. Зависимость прочности соединений при отключении процесса по предлагаемому способу от режимов сварки сведена к минимуму. Изменение температуры нагрева при сварке золотого проводника диаметром 30 мкм с золотой металлизацией (толщина 3 мкм) на коваре от 300 до 400 С приводит к разбросу прочности, не превышающему - 0,005 Н от среднего значения, которое равно 0,124 Н, а изменение нагрузки от 06 до 0,8 Н - к разбросу прочности, не превышающему - 0,007 Н.Сварку проводят на макете установки для термокомпрессионной сварки с возможностью контроля силы сопротивления одноосной деформации проводника и отключением процесса сварки. Величину силы сопротивления определяют исходя из форму- лы Пример. Золотой проводник диаметром 30 мкм сваривают с алюминиевой металлизацией (толщина 1 мкм) на кремнии, Сва= М - Г, = гп(с 1 -- )ддг где И - нагрузка на свариваемые детали;- сила инерции;лг - масса;- ускорение силы тяжести;Х - одноосная деформация проводника, практическое измерение которой нетрудоемко.Качество соединений определяют по коэффициенту вариации прочности на отрыв. Формула изобретенияСпособ контроля качества соединений при сварке давлением, при котором контролируют один из параметров, характеризующих одноосную деформацию свариваемого проводника в процессе сварки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля качества сварных соединений, в качестве контролируемого параметра используют силу сопротивления одноосной деформации проводника, измеряют ее максимальное значение и при снижении силы сопротивления до 0,25 - 0,5 ее максимального значения сварку прекращают.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Родионов В, А, и др. Повышение стабильности качества микросварных соединений. Труды МИЭМ Специальные вопросы сварки, вып. 50, Я, 1975, с. 32 - 33.2. Чон Ъ Г 1 опап, Мйго- Ш 1 газсйа 11- зс 1 ъеф чегЫпс 1 цпдеп акоп Со 1 дгаМеп аЫ НаВ 1 еНег 1 ацз 1 е 1 пе. - 1 пдцйпе ееИгй + + ееИгопй, 20, 1 айгдапд, 1975, Мг. 1/18, 8. 341 - 343,778972 тк Макаренк ВНИИПИпо 113035, М иал ППП Редактор В. РоманенкоЗаказ 7905/3 СоставительТехред К. ШТираж60Государственнделам изобретеосина, Ж - 35,Патент, г. У. Тютченковафрич Корректор ЮПодписноемитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5ул. Проектная,ого ко ний и Раушск ж город,