Способ гиперзвуковой сварки микросварки и пайки
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
О П И С "Н И Е 01174385ЙЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. св (22) Заявлено 30.03.76 (21) 234 М. Кле В 23 К 19/О 510 25-27 ением заяв с присо Государственный комите 23) Приорит С. СРо делам нзобретенн н открытий 3) УДК 621,791(72) Авторы изобретени В. М. Колешко и А. В. Гулай физико-технический институт АН Белорусской СС) СПОСОБ ГИПЕРЗВУКОВОЙ МИИ ПАЙКИ ВАРКИ 1Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при конструировании высокопроизводительных и эффективных электроакустических устройств для микросварки и пайки, например при сборке полупроводниковых приборов и интегральных схем.Известен способ гиперзвуковой сварки и пайки путем наложения статического давления на соединяемые элементы 111. Однако возбуждение волн Лэмоа на подложке с условием соблюдения местоположения пучности стоячей волны в середине зоны сварки связано с определенными трудностями, так как для этого необходимо выполнение условия Х) д, где Х - длина волны Лэмба в подложке, с 1 - толщина подложки. Данное условие особенно трудно выполнимо при работе в диапазоне гиперзвуковых частот, где длина волны мала. Кроме того, резонансный способ возбуждения акустических волн для микросварки обладает существенным недостатком: процесс соединения элементов при микросварке приводит к нарушению резонансного режима. При этом изменяются параметры процесса мпкросварки, что ведет к снижению стабильности процесса и снижению качества микросварных соединений. Цель изобретения - повышение качестваи надежности микросварных соединений,Поставленная цель достигается тем, чтов зоне соединения контактируемых элемен тов возбуждают поверхностные акустические волны ультра- и гиперзвуковой частоты, длина которых не превышает суммарной толщины соединяемых элементов. Для повышения качества мпкросварных соеди нений в зоне соединения возбуждают различные сочетания акустических волн Рэлея, Лэмба, Лява, Сезава и Стонлп пли электроакустическпе волны Гуляева-Блюстейна.15 На фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая предлагаемый способ, с пьезоэлектрическим кристаллом; на фпг. 2 - то же, с СВЧ-резонатором.Схемы содержат вывод 1, подложку 2, 20 алюминиевую пленку 3, пьезоэлектрическийкристалл 4, пленку 5 пьезоэлектрика, металлические электроды 6, генератор 7, СВЧ-резонатор 8, ферромагнитную пленку 9, волновод 10 и отверстие 11 связи.25 Возбуждение поверхностных акустических волн гиперзвуковых частот в зоне присоединения вывода 1, например, к алюминиевой пленке 3 на подложке 2 происходит с помощью пьезоэлектрического эпитакси ального преобразователя, представляющего10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 05 3собой тонкий слой пьезоэлектрического кристаллического вещества с большим сопротивлением, образованныи на проводяще подложке 2, Эпитаксиальным преооразователем может быть преобразователь в виде единого монокристалла проводящего сульфида кадмия с ооразованнои на нем пленкои сулырида кадмия с большим сопротивлением. металлические электроды б служат для подведения к преооразователю возбуждающего электрического напряжения с выхода генератора (. 1 ри подведении электрических колебании гиперзвуковои частоты к преооразователю основная часть падения напряжения приходится на пленку О с высоким сопротивлением. Механическое напряжение, пропорциональное напряженности электрического поля, оудет максимальным внутри пленки 5. 1 аким образом, пленка Ь будет возоуждать акустические волны. Выполняя ее достаточно тонкои несколько микрон) и возбуждая на резонанснои моде сдвиговых колебании, получают в зоне соединения вывода 1 и подложки 2 поверхностные акустические волны гиперзвуковои частоты.Рассмотренный преобразователь является достаточно широкополосным и используется при возоуждении поверхностных акустических волн шумового спектра частот. Возможны следующие сочетания типов поверхностных акустических волн в соединяемых элементах.Волны Рэлея/1 эмба и их сочетание в обоих соединяемых элементах или в одном из них.,данныи случаи возможен тогда, когда взаимное перекрытие элементов соизмеримо с длиной волны. Волны Рэлея и Лэмоа оудут распространяться также в тои части соединяемых элементов, где данные элементы не перекрываются друг другом. г 1 ри возбуждении волн Рэлея в элементе длина волны должна быть много меньше толщины данного элемента, последнии рассматривают при этом как полуоесконечное твердое тело, 11 ри возбуждении волн Лэмба длина волны должна быть соизмеримой с толщинои элемента, в данном случае соединяемый элемент можно рассматривать как пластинку.Сочетание волн Рэлея, Лэмба, Лява и Сезава в зоне соединения. Данный случай возможен тогда, когда толщина вывода соизмерима с длинои волн, а толщина подложки и взаимное перекрытие вывода с подложкой много больше длины волн. Соединяемые элементы при этом можно рассматривать как слоистую среду, в которой могут распространяться волны, подобные волнам 1 ява, а также волнам Лэмба. Волны симметричного типа аналогичны в данном случае волнам Рэлея, а волны анти- симметричного типа являются волнами Сезава,4Возбуждение волн Стоили в зоне соединения, Данный случай возможен тогда, когда толщины соединяемых элементов и их взаимное перекрытие по зоне контакта много больше длины волны.Электроакустические волны ГуляеваБлюстейна в зоне соединения. Данный с.учай возможен тогда, когда материал хо бы одного из соединяемых элементов, например подложки, является пьезоэлектрическим,Преимущества поверхностных акустических волн гиперзвуковых частот закл очаются в том, что они интенсивно полощаются материалом вывода и подложки. 1,оглощение гиперзвуковых поверхностных волн в металлическом, например алюминиевом, выводе происходит вследствие сильно о рассеяния на границах кристаллитов. 1-1 а каждой границе кристаллита происходит отражение и преломление акустических волн, что обусловлено анизотропиеи материала. Кроме того, поверхностные волны гиперзвуковых частот сильно поглощаются тепловыми фононами кристаллической решетки. Энергия поверхностных волн в данном случае расходуется на активацию тонкого поверхностного слоя соединемых элементов и интенсифицирует процесс диффузии без значительной внешнеи деформации соединяемых изделий.Возбуждение поверхностных акустических волн гиперзвуковых частот возможно также с помощью других типов пьезоэлектрических преобразователеи на высокоомных слоях, например с диффузионным или обедненным слоем. В шумовом спектре частот особенно эффективно использование электроакустического преобразователя на диффузионном слое С 0 Ь с расширеннои полосои частот, Высокоомный динрузионный слой данного преобразователя ооразуется путем напыления меди в вакууме на пластинку С 05, нагретую до нескольких сотен градусов.Можно использовать для возбуждения гипер звуковых поверхностных волн также СЬЧ-резонаторы с помещенными в пучности их электрического или магнитного поля тонкими пьезоэлектрическими или магнитострикционными пленками, Возбуждение поверхностных акустических волн гиперзвуковых частот можно осуществлять с помощью прямоугольного СВЧ-резонатора 8, используемого совместно с тонкопленочным ферромагнитным преобразователем. В данном случае ферромагнитная пленка 5, совершающая сдвиговые колебания и возбуждающая поверхностные акустические волны гиперзвуковой частоты в зоне соединения вывода 1 с подложкой 2, помещается на боковой стенке прямоугольного резонатора 8, т. е. в пучности магнитного поля резонатора. Магнитное поле при этом ориентировано в плоскости пленки 9. Пленка 9 предва 743815С, 2 а 61 а 2 Да рительно намагничивается сильным магнитным полем, обычно направленным перпендикулярно ее плоскости. При возбуждении в резонаторе 8 с помоцью волновода 10 через отверстие связи 11 СВЧ-поля колебания намагниченности возбуждают деформацию в ферромагнитной пленке и в соединяемых элементах распространяются поверхностные акустические волны.В данном случае связь между электрическими параметрами СВЧ-резонатора и акустическими параметрами магнитострикционного преобразователя определяется выра- жением где л, - длина поперечных волн в преобразователе;С. - скорость распространения поперечных волн в пленке;С - скорость электромагнитных волн; а, О - соответственно длина и ширина СВЧ-резонатора.Настройка резонатора производится изменением одного из размеров а или Ь,Коэффициент полезного действия 11 данного электроакустического преобразователя определяется выражениемС,ЯУо)У где К - коэффициент магнитомеханической связи пленки;5 - площадь пленки;Я - добротность СВь 1-резонатора;в - круговая частота;- часть об ьема резонатора, занимаемая пленкой.Например, при микросварке выводов интегральной схемы с лепестками перфорированной алюминиевой ленты толщиной 30 мкм с помошью волн Рэлея частотой 20 МГц качество микросварных соединений повышается на 30 - 40%, воспроизводимость качества увеличивается в 1,5 раза. 5 1 О 15 2 О 2 д зо 35 4 О При возбуждении волн Рэлея, Лява и Сезава частотой 100 МГц качество микро- сварных соединений повышается на 45 - 50%, а воспроизводимость качества возрастает в 1,4 раза.Использование акустических волн Стоили частотой 1 МГц позволяет повысить качество микросварных соединений на 20 - 25%. Воспроизводпмость качества в этом случае увеличивается в 1,2 раза.Возбуждение электроакустических волн Гуляева-Блюстейка производится при распространении в соединяемых элементах поверхностных акустических волн любого типа при условии, что материал хотя бы одного пз соединяемых элементов, например подложки, является пьезоэлектрпком. Использование в качестве уодложки арсенпда галлия повышает в среднем качество соединений в 1,2 - 2,0 раза. Формула изобретения 1. Способ гпперзвуковой мпкросваркп и пайки путем наложения статического давления на соединяемые элементы, о т л и ч аю щ и Й с я тем, что, с целью повышения качества и надежности микросварных соединений, в зоне соединения контактируемых элементов возбуждают поверхностные акустические волны ультра- и гиперзвуковой частоты, длина которых не превышает суммарной толщины соединяемых элементов.2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что в зоне соединения возбуждают различные сочетания акусическпх волн Рэлея, Лява, Лэмба, Сезава и Стоплп.3. Способ по п, 1, о т л и ч а ю щ н й с я тем, что в зоне соединений возбуждают электроакустические волны Гуляева-Блюстейна. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе743815 4 пцг.,1 Редактор Н. Суханова Заказ 1018/9 Изд,345 Тираж 1160 ПодписноеН 10 сПопск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, )К, Раушская наб., д. 4/5 Типография, р. Сапунова, 2 Составитель Л. Комарова Техред Л, Куклина
СмотретьЗаявка
2340510, 30.03.1976
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ АН БЕЛОРУССКОЙ ССР
КОЛЕШКО ВЛАДИМИР МИХАЙЛОВИЧ, ГУЛАЙ АНАТОЛИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ
МПК / Метки
МПК: B23K 19/04
Метки: гиперзвуковой, микросварки, пайки, сварки
Опубликовано: 30.06.1980
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-743815-sposob-giperzvukovojj-svarki-mikrosvarki-i-pajjki.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ гиперзвуковой сварки микросварки и пайки</a>