Известен способ ультразвуковой сварки, по которому в течение всего времени образования соединения поддерживается постоянная амплитуда колебаний. Недостатком способа является то, что при приварке вывода к металлической пленке, напыленной на полупроводник, в первоначальный момент времени при постоянной амплитуде колебаний инструмента в месте контакта свариваемых деталей выделяется значительное количество энергии, что ведет к срыву металлизации и механическим повреждениям поверхности кристалла.

Известен также способ ультразвуковой сварки, по которому в процессе сварки производят изменение амплитуды колебаний инструмента от «О» до «макс» и снова до «О». Однако этот способ не дает возможности приваривать тонкие выводы из мягких материалов (чистый алюминий, золото и т. и.), так как происходит разрыв проволоки вследствие деформаций. При сварке тонких выводов возникает необходимость в разработке и создании специальных сплавов с определенными механическими свойствами (например, введение в алюминий добавок кремния для повышения предела прочности материала) . Кроме того, отмечается очень быстрое протекание топохимической реакции при образовании сварного соединения.

Высокая скорость протекания топохимической реакции, обусловленная интенсивным вы5 делением энергии в зоне сварки при одноразовом прохождении через механический резонанс акустической головки в течение сварочного импульса, приводит к тому, что ее стадии (образование физического контакта, актива1о ция контактных поверхностей, объемное развитие взаимодействия) сливаются н соединение образуется за малый промежуток времени. Так как детали, поступающие на операцшо сварки, не могут быть абсолютно тождествен15 ными как по качеству подготовки поверхности, так и по ряду физико-механических свойств, то соединение может образовываться раньше или позже выбранного времени наложения ультразвуковых колебаний. Это приводит к невоспро20 изводимости процесса и ухудшению качества сварного соединения. Цель изобретения вЂ” повышение качества сварных соединений. Это достигается тем, что изменение амплитуды за время сварки производят мнотократно.

На фиг. 1 показан график изменения амплитуды колебаний инструмента в процессе сварки и изменение частоты генератора; на фиг. 2вЂ” график изменения амплитуды при плавном из30 менении нижнего предела частоты генератора

5541i7

45 от t., до f «>,, на фиг. 3 вЂ” кривые зависимости скорости деформации вывода и прочности сварных соединений на отрыв от времени.

Многократное изменение амплитуды за

ВРЕМЯ СВаРКИ От 5макс ПОЗВОЛЯЕТ nJIGBHO регулировать среднюю мощность, выделяемую в зоне сварки, за один период модулирующего напряжения. При этом пиковая мощность остается неизменной, заранее установленной. Это позволяет при больших пиковых акустических мощностях получать малую среднюю мощность, вводимую в зону контакта за время сварки. Из графика изменения амплитуды видно, что за один период модулирующего напряжения амплитуда дважды изменяется от «О» до „,нс. Это достигается за счет изменения девиации частоты генератора от fhf8Bc. до fhIHH. (фиг. 1) относительно частоты механического резонанса (fM,ð.) сварочной системы. С плавным изменением нижнего предела частоты генератора от

1мнн jjO fMaa, ДЛИТЕЛЬНОСТЬ КажДОГО ИЗМЕНЕНИЯ амплитуды от «О» до „„н,. увеличивается и при частоте /„„, они сливаются (фиг. 2).

В этом случае средняя мощность, выделяемая в зоне сварки, достигает своего максимального значения.

Пример. Производят сварку алюминиевого ленточного вывода из материала марки

А-995 сечением 250+18 мкм с пленкой из алюминия. Пленку наносят на монокристаллический кремний резистивным испарением алюминия в вакууме 10 вЂ” мм рт. ст. Перед сваркой производят диффузионный отжит вывода в атмосфере водорода при 350 С в течение 30 мйн. Выводы к контактным площадкам присоединяют при оптимально подобранных значениях усилия нагружения (N=0,65;н) и амплитуды колебаний инструмента (=2 мкм).

В процессе сварки измеряют изменение ширины ленточного вывода в зоне сварки через определенные промежутки времени и затем рассчитывают скорость деформации, Одновременно с измерением деформации ленточного вывода в зоне сварки контролируют и прочность сварных соединений (Q). График зависимости скорости деформаций (VI) вывода (кривая 1) 5

35 и прочностй сварных соединений на отрыв (кривая 2) от времени Показывает, что стадии образования соединения не сливаются, а происходят последовательно. B первоначальный момент за время (t 0 вЂ” 0,12 сек) деформация вывода возрастает, так как под действием усилия натружения и ультразвуковых колебаний происходит зацепление инструмента с выводом. Далее (t 0,12 вЂ” 0,3 сек) происходит притирка поверхностей вывода и контактной площадки и появляются отдельные схватывания. При t0,,3 вЂ” 0,7 сек деформация вывода возрастает, резко повышается прочность соединения за счет интенсивного слияния очагов схватывания.

Поэтому время, за которое происходит только образование прочного сварного соединения составляет tpÄ 0,4 сек от всего времени сварки

4бщ (tpg = 0,7 сек) в данном конкретном случае (фиг. 3), в то время как при других способах сварки на весь процесс уходит всего

0,32 сек.

В результате расширения диапазона времени получения высокопрочных соединений процесс сварки становится менее критичным к неоднородности физических свойств материала как самого вывода, так и соединяемых поверхностей, повышается его воспроизводимость. При таком способе становится возможным проследить весь процесс образования соединения и выбрать оптимальный режим для сварки тонких выводов, в том числе из мяткого материала, остановив процесс в заданное время.

Данный способ сварки повышает выход годных сварных деталей на операции присоединения выводов при сборке полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Формула изобретения

Способ ультразвуковой сварки, при котором в процессе сварки производят изменение амплитуды колебаний инструмента от 0 до

max и снова до О, отличающийся тем, что, с целью повышения качества соединения, изменение амплитуды за время сварки произ. водят многократно. (мах тах м р гт иг. 1 (wax! !

Фиг. 2 тьл, 1

7щц ч

1 !

1 !! 1

141!

1! 1

1 1 !! ! !

1, !

1! гт

1!1!

1!!

Составитель Е. Тютченкова

Техред И. Карандашова

Редактор Л. Лепилина

Корректор Л, Котова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 776/14 Изд. № 346 Тираж 1204 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Похожие патенты:

Устройство для сварки трением // 554116

Способ сварки трением // 554115

Способ сварки трением // 554114

Способ нагрева под сварку деталей из разнородных металлов // 554113

Способ соединения труб трением // 551143

Устройство для дозировки энергии при ультразвуковой сварке // 550255

Инструмент для ультразвуковой сварки // 549295

Инструмент для приварки и отрезки проволочных выводов // 549293

Способ сварки трением // 548399

Способ получения трубчатого биметаллического переходника // 545434

Способ дуговой точечной сварки плавящимся электродом // 2102205

Изобретение относится к области дуговой точечной сварки плавящимся электродом и может быть использовано для сварки электрозаклепками, в частности, при наплавке, а также в других технологиях

Способ монтажной пайки титановых трубопроводов // 2119415

Изобретение относится к области изготовления трубопроводных коммуникаций, а именно к пайке титановых трубопроводов, и может быть использовано в авиационной, судостроительной и смежных с ними отраслях промышленности

Способ нагрева изделий, преимущественно радиаторов систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания // 2122298

Изобретение относится к области нагрева в высокочастотном поле индуктора изделий, например радиаторов систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания, под пайку

Способ соединения металлических и/или металлокерамических изделий и паста для его осуществления // 2131798

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано для диффузионной сварки деталей из никеля, железа и кобальта при температурах гораздо ниже температур плавления указанных металлов

Способ диагностики индукционной пайки // 2132262

Изобретение относится к области высокочастотной техники индукционной пайки металлов и сплавов

Способ изготовления трубопроводов из труб с внутренним покрытием // 2139784

Изобретение относится к области сварки труб и строительства трубопроводов, а точнее к способу изготовления трубопроводов из труб с внутренним покрытием и защите внутренней поверхности труб от коррозии, особенно в местах сварки труб встык

Способ пайки режущих пластин цепных пил // 2152291

Изобретение относится к области изготовления строительно-дорожного инструмента и инструмента, используемого для деревообработки

Способ управления однофазной индукционной установкой для пайки трубопроводов малого диаметра // 2159991

Способ соединения пластин в полублоки химического источника тока // 2195393

Способ диффузионной сварки // 2232071

Изобретение относится к области диффузионной сварки встык коротких толстостенных труб из разнородных металлов и используется в промышленности при производстве корпусов шаговых двигателей