Способ монтажа полупроводниковых приборов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (lD

А2 (51)5 В 23 К 31 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 23.06.90. Бюл. Ф 23 (61) 1102154 (21) 3834562/25-27 (22) 02. 01. 85 (72) В.Г. Сизов, В.А. Калачев, А.А. Гуляев и В.Г. Мельник (53) 621 791;76(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1102154, кл. В 23 К 31/02, 1983 (непублик.). (54)(57) СПОСОБ МОНТАЖА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ по авт.св. Р 1102154, отличающийся тем, что, с. целью повышения качества полупроводниковых приборов с высокой плотностью проволочного монтажа, перемычку формируют с равными углами при основании, в точке фиксации перемычку нагружают одновременно с подьемом инструмента и в процессе подьема измеряют величину приращения усилия нагруже" ння в зависимости от величины удлинения перемычки, а по достижении повторной пластической деформации нагрузку снимают, 1259591

Изобретение относится к сварке, в частности к способам соединения контактных площадок проволочными перемычками при изготовлении полупроводниковых приборов. 5

Целью изобретения является повышение качества полупроводниковых приборов с высокой плотностью проволочного монтажа.

На фиг. 1 приведена схеиа выполне- >0 ния способа монтажа полупроводниковых приборов; на фиг. 2 — характерная кривая нагружения проволочных перемычек до разрушения.

Способ осуществляют следующим об- 15 разом.

Сварочный инструмент 1 вмесre с проволокой 2 совмещают с контактной площадкой 3 корпуса ц прибора и производят сварку первой сварочной точ- 20 ки 5. После этого губки 6 для подачи и обрыва привариваемой проволоки 2 разжимают, а инструмент поднимают вверх, протягивая проволоку через канал 7 инструмента. Одновременно с 25 подъемом инструмента начинают перемешать горизонтально прибор, приближая вторую контактную площадку к инструменту. При этом прибор с контактной площадкой 8 на кристаллс 9 переме- 30 щают с такой скоростью„ чтобы проволока 2 через канал в инструменте вытягивалась под необходимым углом к плоскости контактной площадки. Инстру.мент поднимают на необходимую высоту перемычки 10, под его рабочий торец

11 подводят фиксирующий элемент 12 формирования сварочной перемычки, например в виде жесткого крючка., и закрепляют неподвижно относительно корпуса прибора.

После фиксирования вершины перемычки начинают опускать инструмент

1 к второй контактной площадке с постояннйи вытягиванием IIpoBQJIQKH 2, При этом прибор горизонтально перемещают в направлении инструмента

В результате опускания инструмента и перемещения прчбора нисходящая ветвь перемычки будет находиться 50 под тем же углом, что восходящая ветвь перемычки. К моменту опускания инструмента 1 контактная площадка 8 подойдет под его рабочий торец 11, затем производят вторую сварку 13.

После этого проволоку ? зажимают губками 6 для подачи и обрыва проволокк,.отводя их от инструмента 1, тем самьж обрывая проволоку. Такии образом, сформирована сварочная перемычка требуемой треугольной формы с одинаковыми углами наклона ветвей перемычки к горизонтали (фиг.

1), Причем фиксирующий элемент 12 находится непосредственно в вершине перемычки.

Далее фиксирующий элемент 12 преобразуют в измерительный следующим образом. Держатель крючка выполняют в виде упругого элемента (например плоской пружины из никель-бериллиевой бронзы) и для использования его в качестве фиксирующего элемента ограничивают его упругость, поджииая к неподвижному ограничителю электромагнитом. Для использования его в качестве измерительного элемента жесткий фиксирующий элемент освобож- дают от ограничения (преобразуют в гибкую и упругую систему — в измерительный элемент). Измеряют упругую деформацию фиксирующего элеиента, например с помощью теизометрических датчиков.

Однако н связи с теи, что трение в канале инструмента непостоянно, то усилие, которое необходимо для пластической деформации проволоки прп формировании перемычки может быть недостаточным для устранения провисаиия ветвей перемычки перед второй сваркой.

Одновременно .началом подъема иикросварочного инструмента иа" чинают нагружать проволочную перемычку элементом 12, например, опусканием корпуса 4 прибора за счет упругих свойств упругого элемента, на которои закреплен элемент 12. В связи с теи, что усилие прикладывают в вершине треугольника (фиг..2>, то реакции, возиикаеиые в сварных соединениях, равны по величине и направлены вдоль оси проволоки с одинаковыми углами наклона к горизонтали, т.е. каждое сварное соединение испытывается одинаковым усилием.

Корпус прибора опускают с постоянной скоростью с одновременным измерением величины приращения усилия иагружения с периодичностью в 1 ис, создаваемое упругим элементом, по деформации, например, с помощью тензометров.

1259

Зная величину перемещения прибора (перемешается с постоянной скоростью) и измеряя величину приращения усилия (с периодичностью 1 мс) контролируют соотношение лр/лk

При формировании проволочной перемычки в местах перехода сварного соединения в проволоку и в верхней точке перегиба вследствие упругих свойств сварочной проволоки имеют место радиусы. Поэтому при увеличении усилия нагружения в начальный момент происходит растяжение проволоки в области упругой деформации, а при дальнейшем увеличении происходит изгиб проволо- IS ки относительно первого и второго сварных соединений и относительно фиксирующего элемента (участок АБВ фиг.2). При этом .отношение лР/лР. нарушается (участок БВ, фиг.2). При 20 дальнейшем нарастании усилия нагружения проволочная перемычка преобретает форму четко выраженного треуголь" ника и усилие нагружения будет npo11polIoptlnoíàëüíî деформации проволоки 25 на (участок ВГ, фиг. 2) .

При достижении усилия нагружения величины, при которой будет происходить пластическая деформация проволоки, происходит вторичное нарушение 3р пропорциональности — (участок ГД). ьР ьР

Пластическая деформация, как правило, происходит в зоне перехода от сварного соединения к сварочной проволоке.

Дальнейшее увеличение усилия нагру-З5 жения приведет к существенной пластической деформации и в последующем — к обрыву проволочного вывода. Таким образом, нагружение проволочной перемычки до усилий, превышающих пластическую деформацию в зоне перехода, приводит к ухудшению качества проволочного монтажа и возможности обрыва перемычки.Оптимальная величина нагружения выбирается такая,при которой начинается повторная пластическая деформация, В случае обрыва перемычку разваривают заново, удалив остатки проволоки. При удовлетворительном кон50 троле, т.е. при отсутствии обрыва до достижения усилия, при котором пов591

Ч торно нарушается соотношение лр/л0

-const фиксирующий элемент 12 отключают от системы, выводят иэ-под перемычки и отводят в исходное положение.

lI p и м е р. При монтаже полупро. водникового прибора, работающего в

СВЧ-диапазоне и имеющего расстояние между контактными площадками от

1,5 до 4,5 мм и между перемычкаьм

150 мкм использовали алюминиевую проволоку, легированную кремнием 1Х марки Ак 09 Пт 27 диаметром 27 мкм (механические свойства: относительное удлинение 8 =--ЗХ, предел прочности на разрыв 6 39 кгс/мм )..

Монтаж осуществляли на установке типа УЗС. А с использованием инструмента, изготовленного из сплава ВК6.

Рабочая часть упругого элемента, на котором закреплен фиксирующий элемент, выполненный в виде крючка, имел размеры 10х30х0,8 °

Деформацию упругого элемента измеряли с помошью тензометров типа

КТЭ7А, соединенных между собой по мостовой схеме и с измерительной системой. Высоту всех перемычек выполняли одинаковой равной 1,5 мм.

Углы наклона ветвей перемычек к горизонтальной плоскости были выполнены равными в каждой перемычке и нао ходились в пределах 15-40

Нагружение перемычки производилось опусканием стола со скоростью

1 мм/с при одновременном подъеме микросварочного инструмента. Усилие, создаваемое упругим элементом в вершине перемычки длиной 4 мм, высотой

5 мм и с углами при основании, 9

4 равными 37, в момент повторного нарушения соотношения л! /sE = const составило 3,5 r.

Все перемычки с прочными хорошего качества соединениями имели треугольную форму с равными углами при основании.

Полностью отсутствовали случаи замыкания с топологг и и токоведущими дорожками прибора.

Время формирования перемычек и контроля ее прочностных свойств в среднем составило 1 с.

1259591

7 б

5 а|мин

Составитель А. Аиохов

Техред M.Õîäàíè÷

Редактор А. Кондрахина

Корректор В. Бутяга

Заказ 2032 Тираж б34

ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное Ю В 1

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4