Автор: Пользователь скрыл имя, 30 Октября 2013 в 00:21, реферат
При організації комплексів електронних пристроїв важливу роль відіграє інформація, яка надається в матеріально-енергетичній формі у вигляді електричних сигналів. Під інформацією звичайно розуміють істотні і представницькі характеристики об'єктів або процесів. З отриманням (відбором), передачею та обробкою інформації пов'язані дії всіх електронних пристроїв. Всі матеріальні процеси мають свою інформаційну сторону, тобто відображаються у вигляді кількісних даних. У процесі роботи електронних пристроїв здійснюється перетворення інформації.
На технологічний процес пайки і якість отриманого паяного з' єднання деталей сильний вплив чинять чистота з’єднувальних металевих поверхонь і вживаного припою, склад атмосфери робочого процесу і наявність флюсів.
Найбільш широке застосування процес пайки знаходить при зборці дискретних напівпровідникових приладів (діодів, транзисторів, тиристорів та ін.). Це пояснюється тим, що процес пайки дає можливість отримати хороший електричний і тепловий контакт між кристалом напівпровідника і кристалотримачем корпусу, причому площа контактного з' єднання може бути досить великою (для приладів великої потужності).
Особливе місце процес пайки займає при закріпленні напівпровідникового кристала великої площі на підставі корпусу з міді. У цьому випадку для зниження термомеханічних напруження, що виникають за рахунок різниці в температурних кооффіцієнтах розширення напівпровідникових матеріалів і міді, широко використовують молібденові і молібденовольфрамових термокомпенсатори, що мають площу, рівну площі напівпровідникового кристала, а ТКl -близкий до ТКl напівпровідника. Така доладна багатоступінчаста композиція з двома прошарками з припаю з успіхом використовується при зборці напівпровідникових приладів середньою і великою потужностей.
Приплавлення з використанням евтектичних сплавів. Цей спосіб приєднання напівпровідникових кристалів до основи корпусу заснований на утворенні розплавленої зони, в якій відбувається розчинення поверхневого кулі напівпровідникового матеріалу і кулі металу основи корпусу.
У промисловості широке застосування отримали два евтектичного сплаву: золото(кремній) (температура плавлення 370°С) золото(германій)(температура плавлення 356°С). Процес евтектичного приєднання кристала до основи корпусу має два різновиди. Перший вид заснований на використанні прокладення з евтектичного сплаву, яку розташовується між елементами, що сполучаються,: кристалом і корпусом. У цьому виді з' єднання поверхня основи корпусу повинна мати золоте покриття у вигляді тонкої плівки, а поверхня напівпровідного кристала може не мати золотого покриття (для кремнію і германію) або бути покритою тонкою кулею золота (у разі приєднання інших напівпровідникових матеріалів).
Другий вид евтектичного приєднання кристала до основи корпуси зазвичай реалізується для кристалів з кремнію або германію. На відміну від першого виду для приєднання кристала не використовується прокладення з евтектичного сплаву. У цьому випадку рідка зона евтектичного розплаву утворюється в результаті нагріву композиції позолочену основу корпусу(кристал, кремнію або германію).
Приклеювання (це процес з'єднання елементів друг з другом, заснований на склеювальних властивостях деяких матеріалів, які дозволяють отримувати механічно міцні з'єднання між напівпровідниковими кристалами і підставами корпусів (металевими, скляними або керамічними). Міцність склеювання визначається силою зчеплення між клеєм і склеювальними поверхнями елементів.
Склеювання різних елементів інтегральних схем дає можливість сполучати найрізноманітніші матеріали в різних поєднаннях, спрощувати конструкцію вузла, зменшувати його масу, знижувати витрату дорогих матеріалів, не застосовувати припаїв і евтектичних сплавів, значно спрощувати технологічні процеси зборки найскладніших напівпровідникових приладів і ІМС.
У результаті приклеювання можна отримувати арматури і складні композиції з електроізоляційними, оптичними і струмопровідними властивостями. Приєднання кристалів до основи корпусу за допомогою процесу приклеювання незамінне при зборці і монтажі елементів гібридних, монолітних і оптоелектронних схем.
При приклеюванні кристалів на підстави корпусів застосовують різні типи клеїв : ізоляційні, струмопровідні, світлопровідники і теплопровідники. По активності взаємодії між клеєм і склеюваними поверхнями розрізняють полярні (на основі епоксидних смол) і неполярні (на основі поліетилену).
Технологічний процес приклеювання
напівпровідникових кристалів проводять
в спеціальних складальних
Особливі групи складають
електропровідні і оптичні
Питання:
А.В. Белов Создаем устройства на микроконтроллерах Год: 2007
Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника
У сучасних напівпровідникових приладах і інтегральних мікросхемах, у яких розмір контактних майданчиків складає декілька десятків мікрометрів, процес приєднання виводів є однією з самих трудомістких технологічних операцій.
Нині для приєднання виводів до контактних майданчиків інтегральних схем використовують три різновиди зварювання: термокомпресійну, електроконтактні і ультразвукові.
Термокомпресійне зварювання дозволяє приєднувати електричні виводи завтовшки декілька десятків мікрометрів для очистки контактів кристалів діаметром не менше 20(50 мкм, причому електричний вивід можна приєднати безпосередньо до поверхні напівпровідника без проміжного металевого покриття таким чином. Тонку золоту або алюмінієвий дріт прикладають до кристала і притискують нагрітим стержнем. Після невеликої витримки дріт виявляється щільно зчепленим з поверхнею кристала. Зчеплення відбувається внаслідок того, що навіть при невеликих питомих лещатах, що діючих на кристал напівпровідника і не викликають його руйнування, локальний тиск в мікровиступах на поверхні може бути дуже великим. Це призводить до пластичної деформації виступів, чому сприяє підігрівання до температури нижче евтектичною для цього металу і напівпровідника, що не викликають яких-небудь змін в структурі кристала. Деформація яка відбувається (затікання) мікровиступів і мікрозападин являє міцну адгезію і надійний контакт, внаслідок вандервальсових сил зчеплення, а з підвищенням температури між матеріалами, що сполучаються, вірогідніший хімічний зв'язок. Термокомпресійне зварювання має наступні переваги:
До недоліків слід віднести малу продуктивність процесу.
Термокомпресійне зварювання можна здійснювати шляхом з’єднання нахлистом і встик. При зварюванні в нахлест електричний дротяний вивід, як відзначалося, накладають на контактний майданчик кристала напівпровідника і притискають до нього спеціальним інструментом до виникнення деформації виводу. Вісь дротяного виводу при зварюванні розташовують паралельно плоскості контактного майданчика. При зварюванні встик дротяний вивід приварюють торцем до контактного майданчика. Вісь дротяного виводу в місці приєднання перпендикулярна площині контактного майданчика.
Зварювання в нахлест забезпечує міцне з'єднання кристала напівпровідника з дротяними виводами із золото, алюмінію, срібла і інших пластичних металів, а зварювання встык (тільки з виводами із золото. Товщина дротяних виводів може складають 15-100 мкм.
Приєднувати виводи можна як до чистих кристалів напівпровідника, так і до контактних майданчиків, покритим кулею напиленого золота або алюмінію. При використанні чистих поверхонь кристала збільшується перехідний опір контакту і погіршуються електричні параметри приладів.
Елементи, що підлягають термокомпресійному зварюванню, проходять певну технологічну обробку. Поверхню кристала напівпровідника, покриту кулею золота або алюмінію, знежирюють.
Золотий дріт відпалюють при 300(600°З протягом 5(20 мін від способу покладу з' єднання деталей. Алюмінієвий дріт протравлюють в насиченому розчині їдкого нат-ра при 80°З протягом 1(2 мін, промивають в дистильованій воді, і сушать.
Основними параметрами режиму термокомпресійного зварювання є питомий тиск, температура нагріву і година зварювання, Питомий тиск вибирають поклад від допустимого напруження стискування кристала напівпровідника і допустимою деформації матеріалу приварюваного виводу. Година зварювання вибирають експериментальним шляхом.
Відносна деформація при термокомпресійному зварюванні
,
де d(діаметр дроту, мкм; b(ширина з' єднання, мкм.
Тиск на інструмент визначають, виходячи з розподілу напруги на стадії завершення деформації :
,
де A(коефіцієнт, що характеризує
зміну напруги в процесі
Ці номограми дають можливість оптимального вибору співвідношення між тиском, температурою і часом.
Термокомпресійне зварювання має досить багато різновидностей, які можна класифікувати за способом нагріву, за способом приєднання, за формою інструменту. За способом нагріву розрізняють термокомпресійне зварювання з роздільним нагрівом голки, кристала або пуансона, а також з одночасним нагрівом двох з цих елементів. а способом приєднання термокомпресійне зварювання може бути встык і в нахлест.
Для здійснення процесу термокомпресійного зварювання використовують різні установки, основними вузлами яких є: робочий столик з нагрівальною колонкою або без неї, механізм створення тиску на приєднуваний вивід, робочий інструмент, механізм подачі і обриву дроту для виводів, механізм подачі кристалів або деталей з приєднаним до них кристалом; механізм поєднання елементів, що сполучаються, оптична система візуального спостереження процесу зварювання, блоки живлення і управління. Усі перераховані вузли можуть мати особисте конструктивне виконання, проте принцип їх прибудую і характер виконуваної роботи однаковий.
Так, робочий столик усіх установок служити для закріплення кристала або корпусу інтегральної схеми в певному положенні. Зазвичай робочий столик термокомпресійних установок є змінним, що дозволяє закріплювати кристали різних розмірів і геометричних форм. Нагрівальна колонка служити для нагріву кристалів або корпусів до необхідної температури і дозволяє регулювати її в межах 50(500°Із з точністю регулювання +5°С. Механізм створення тиску призначений для притискання виводу до контактного майданчика кристала і забезпечує регулювання зусилля від 0,01 до 5 Н з точністю ±5%. Робочий інструмент є одним з основних вузлів термокомпресійної установки. Його виготовляють з твердих сплавів типу ВК-6М, ВК- 15 (для інструментів "Пташиний дзьоб" і "капіляр")
Чи з синтетичного корунду (для "клину" і "голки"). Конструкція механізму подачі і відриву дроту залежить від типу установки і форми робочого інструменту. Найширше поширені два способи відриву; важільний і електромагнітний. Процес відриву дротяного виводу після виготовлення термокомпресійного з'єднання на кристалі інтегральної схеми без порушення його міцності багато в чому залежить від конструктивних особливостей механізму. Механізм подачі кристалів або деталей до місця зварювання є звичайними затисками або складними касетами, змонтованими на робочому столику установки. Найбільша продуктивність досягається при використані касет з металевою стрічкою, на якій корпуси або кристали заздалегідь орієнтуються в заданій площині і в певному положенні. Механізм поєднання зазвичай включає в собі маніпулятори, які дозволяють переміщати кристал до його поєднання з елементами, що сполучаються. Зазвичай використовують маніпулятори двох видів: важільні і пантографні. Оптична система візуального спостереження складається з бінокулярного мікроскопа або збільшувального екрану-проектора. У залежності від розмірів приєднуваних елементів вибирають збільшення оптичної системи від 10 до 100 крат.
Зварювання електроконтакта застосовується для приєднання металевих виводів до контактних майданчиків кристалів напівпровідникових приладів і інтегральних мікросхем. Фізична суть процесу зварювання електроконтакта полягає в нагріві елементів, що сполучаються, в локальних ділянках додатка електродів. Розігрівання локальних областей елементів, що сполучаються, відбувається за рахунок матеріалу, що виникає в місцях контакту, з електродами максимального електричного опору при проходженні через електроди електричного струму. Основними параметрами процесу зварювання електроконтакта є значення зварювального струму, швидкість наростання струму, година дії струму на елементи, що сполучаються, і сила притиснення електродів до з’єднання деталей.
Нині для приєднання виводів до контактних майданчиків кристалів інтегральних схем використовуються два способу зварювання електроконтакта: з одностороннім розташуванням двох електродів і з одностороннім розташуванням одного здвоєний електроду. Другий спосіб відрізняється від першого тим, що робочі електроди виконані у вигляді двох струмопровідних елементів, розділених між собою ізоляційним прокладенням. У момент притиснення такого електроду до дротяного виводу і пропускання через систему електродного струму, що утворилася, відбувається виділення великої кількості теплоти в місці контакту. Зовнішній тиск у поєднанні з розігрівом деталей до температури пластичності або розплавлення призводить до міцного їх з' єднання.