Способ управления процессом микросварки и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 01Я8.76 (21) 2403826/25-27 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приор.итет— (43) Опубликовано 15.02.78. Бюллетень № 6 (45) Дата опубликования описания 06.02.78 ()592544

Сова Советских

Социалистических.

Реслублик (51) М.Кл 2 В 23 К 11/24

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.791.16..037 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Колешко и А. В. Гулай

Институт электроники АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОЦЕССОМ МИКРОСВАРКИ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изооретение относится к области автоматизации технологических процессов сборки микроэлектронной аппаратуры и может быть использовано при сборке полупроводниковых приборо в и интегральных схем.

Известен способ управления процессом микросварки, при котором осуществляют измерение одного из параметров режима с последующим регулированием мощности, выделяемой в зоне соединения (1). Этот способ осуществляют устройством, содержащим задающий генератор, усилитель мощности, коммутирующий блок и блок управления мощностью усилителя.

Известные способ и устройство не обеспечивают достаточной точности,контроля при микросварке, за счет чего снижается качество и воопроиз водимость,качества микрооварных соединений. Да нный способ и устройство не позволяют автоматически выбирать экспериментально обоснованные и необходимые режимы сварки для каждой контактной пары.

Необходимость выбора режима сварки, особенно при сбор ке больших .интегральных и гибриднь1х схем, состоит в том, что каждая контактная площадка обычно характеризуется различным состоянием поверхности и структуры.

Цель изобретения — повышение качества микроаварных,соединений.

Поставленная цель достигается тем, ITo измеряют контактную разность, потенциалов между соединяемыми элементами, вычисляют ее произ водную и по величине аолучен ных данных производят регулирование мощности и дополнительно длительности процесса сварками.

Устройство, позволяющее осуществить предлагаемый способ, содержит блок измерения разности потенциалов и вычислительное устройство, при этом выход блока измерения соединен со входом вычислительного устройства, а выход,последнега подключен ко входу блока управления мощностью усилителя, 15 На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Оно содержит задающий генератор 1, усилитель 2 мощности, коммутирующий блок 8, элекгроакустический преобразователь 4, кон20 центратор 5, сварочный инструмент б, блок 7 измерения, фильтр 8, усилитель 9 постоянного тока, вычислительное устройсгво 10, блок

11 управления мощностью усилителя.

Как известно, кажущаяся площадь контактирования S„. соединяемых элементов состоит из суммы площадей S. точек схватывания и суммы площадей S-, пятен, где соединение элементов не,произошло (пятен раз30 рыва) S, = Y,S„,. + У S-... где i, j — соответ582544

V = А — рв, 45

55 со

65 ственно число а пятен и пятен разрыва.

В данном случае контактная разность потенциалов между соединяемыми элементами, например присоединяемыми, проводником А и подложкой Б, представляется выражением где < А= f,: qAI +, »f," рх. — работа выхода проводника, f;, f — доля S,, занятая соответственно i-той точкой схватывания и 1-тым пятном разрыва, л, ;,, — истинная работа выхода соответственно i-того а-пятна и j-того пятна разрыва проводника, в =,f; рв,. + !

+ У, f; yg,. работа выхода подложечки, рд, рз,.—

l истинная работа выхода 1-того а-пятна и 1-того пятна раз рыва подложки.

В процессе микросвархи происходит изменение площади контактирования S, соединяемых элементов, при этом, естественно изменяется контактная разность, потенциалов между данными элементами.

Работает устройство для управления процессом михросварки интегральных схем следующим образом.

Электрические колебания задающего генератора 1, усиленные с помощью усилителя

2 мощности, через коммутирующий блок 8 подаются на электроакустический преобразователь 4, механические колебания которого с помощью концентратора 5 и сварочного инструмента 6,подаются в зону соединения, например, вывода 12 с контактной площадкой

18. Для измерения контактной разности потенциалов между соединяемыми элементами

12, 18 последние подключены ко входу блока измерения 7, состоящего из последовательно соединенных фильтра 8 и усилителя 9 постоянного тока. Фильтр 8 не пропускает к усилителю 9 постоянного тока переменную составляющую контактной разности потенциалов, изменяющуюся с частотой, равной рабочей частоте ультразвуковых колебаний.

Перемененная составляющая контактной разности потенциалов имеет значительную величину в начальный момент микросварки до начала формирования сварной точки, когда происходит, процесс схватывания соединяе(Iblx поверхностей IIQ контактным пятнам, и разрушение образовавшихся мостиков соединения. В дальнейшем в процессе формирования сварной точки переменная составляющая контактной разности потенциалов будет неоольшой по сравнению с постоянной составляющей, которая растет пропорционально увеличению фактической, площади контакта.

Выход фильтра 8 подключен ко входу усилителя 9, сигнал на выходе которого пропорционалвн контактной разности потенциалов между элементами 12, 18. Выход ной сигнал U усилителя 9 и его производная по времени

du/dt анализируются с помощью вычислительного устройства 10, с помощью которого

4О происходит управление процессом микросварки. Для этого, выход вычислительного устройства подключен к блоку ll управления мощностью усилителя мощности 2 и к коммутирующему устройству 8. По величине U, зависящей от площади контакта между соединяемыми элементами 12, 18 m производной

du/dt, зависящей от скорости роста, площади контакта, произ водится управление па раметрами возбуждающих электрических колебаний, например их мощностью. Отключение электрических колеба н ий .производится также с помощью:вычислительного устройства 10 по достижении величинами U и du/dt определенных значений, соответствующих высохокачественному соединению. Алгоритм управления процессом микрооварии разработан на основе предварительно проведенных:исследований зависимости величины контактной разности потенциалов от качества .микросварного соединения, т. е. вычислительное устройство выбирает режим микросварки,и изменяет его при изменяющихся условиях в соответствии с заложенной в .программе зависимостью контактной разности потенциалов V от площади контакта Я„прочности контакта К „, переходного соп роти|вления RÄ H других параметров микросварного соединения V = Ф(8,, R„

1 св )

Например, использование способа и устройства управления процессом микросварки при соединении алюминиевой про волоки диаметром 40 лкм с золотым покрытием толщиной — 5 лкл на подложке из кварца приводит IK увеличению качества микросварных соединений в 2 — 2,4 раза, воспроизводимость качества возрастет в среднем на 20О/о. Процент выхода годичных интегральных схем за счет этого увеличивается на 10 — 12 /о.

Ф ор мула,из о бр етения

1. Способ управления процессом микросва рки, при котором осуществляют измерение одного из,параметров режима с последующим регулированием иощности, выделяемой в зоне соединения, о тл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью повышения качества сварных соединений, измеряют контактную разность потенциалов между соединяемыми элементами, вычисляют ее производную и по величине полученных данных, производят регулирование мощности и дополнительно длительности процесса сварки.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее задающий генератор, усилитель мощности, коммутирующий блок,и блок упр авления:мощностью усилителя, о т л и ч аю щ е е с я тем, что устройство содержит блок измерения разности потенциалов и вычислительное устройство, при этом выход блока измерепия соединен со входом вычислитель наго устройства, а выход последнего подключен,ко .входу блока упра1вления,мощностью усилителя.

592544

Составитель В. Катин

Корректор Vi. Симкииа

Техред И. Рыбкина

Редактор Г. Мозжечкова

Заказ 1017/2059 Изд. № 206 Тираж 1207

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Тин. Харьк. фил. пред. «Патент»

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Автор ское свидетелвство № 265320, кл. В 23 К 11/24, 1969.