MONTIMI I PAJISJEVE GJYSMËPËRÇUESE

DHE CHIPAT INTEGRAL

Karakteristikat e procesit të montimit

Montimi i pajisjeve gjysmëpërçuese dhe qarqeve të integruara është faza teknologjike që kërkon më shumë punë dhe kritike në ciklin e përgjithshëm të prodhimit të tyre. Stabiliteti i parametrave elektrike dhe besueshmëria e produkteve të gatshme varen në një masë të madhe nga cilësia e operacioneve të montimit.

Faza e montimit fillon pas përfundimit të përpunimit në grup të vaferave gjysmëpërçuese sipas teknologjisë planare dhe ndarjes së tyre në elementë të veçantë (kristale). Këto kristale mund të kenë strukturën më të thjeshtë (diodë ose transistor) ose të përfshijnë një mikroqark të integruar kompleks (me një numër të madh elementësh aktivë dhe pasivë) dhe të shkojnë në montimin e kompozimeve diskrete, hibride ose monolit.

Vështirësia e procesit të montimit qëndron në faktin se çdo klasë e pajisjeve diskrete dhe IC-ve ka veçoritë e veta të projektimit që kërkojnë operacione të mirëpërcaktuara të montimit dhe mënyrat e zbatimit të tyre.

Procesi i montimit përfshin tre operacione kryesore teknologjike: ngjitjen e kristalit në bazën e kasës; lidhja e plumbave të rrymës me elementët aktivë dhe pasivë të një kristali gjysmëpërçues me elementët e brendshëm të kasës; mbyllja e kristalit nga mjedisi i jashtëm.

Ngjitja e kristalit në bazën e kasës

Lidhja e një kristali të një pajisjeje gjysmëpërçuese ose IC në bazën e kasës kryhet duke përdorur proceset e bashkimit, shkrirjes duke përdorur lidhjet eutektike dhe ngjitjen.

Kërkesa kryesore për funksionimin e ngjitjes së një kristali është krijimi i një lidhjeje midis kristalit dhe bazës së kutisë, e cila ka forcë të lartë mekanike, përçueshmëri të mirë elektrike dhe termike.

Saldim- procesi i bashkimit të dy pjesëve të ndryshme pa i shkrirë ato duke përdorur një komponent të tretë të quajtur saldim. Një tipar i procesit të saldimit është se saldimi është në gjendje të lëngshme kur formohet një bashkim i salduar dhe pjesët që do të bashkohen janë në gjendje të ngurtë.

Në fig. 1, a tregon një variant të lidhjes së një çipi IC që ka zgjatime kontakti bakri të veshura me kallaj në nënshtresë. Ky dizajn i plumbave nuk ka frikë nga përhapja e saldimit në nënshtresë. Prania e një zgjatjeje të lartë në formë kërpudha siguron hapësirën e nevojshme midis kristalit gjysmëpërçues dhe nënshtresës kur saldimi shkrihet. Kjo lejon që kristali të ngjitet në nënshtresë me një shkallë të lartë saktësie.

Në fig. 1, c tregon një variant të një grupi kristalesh që kanë priza të buta me përplasje të bëra prej saldimi me bazë kallaji me plumb.

P
Lidhja e një kristali të tillë me bazën e kutisë kryhet me ngrohje të zakonshme pa presion shtesë mbi kristal. Kur nxehet dhe shkrihet, saldimi i zgjatjeve të kontaktit nuk përhapet mbi sipërfaqen e seksioneve të konservuara të bazës së trupit për shkak të forcave të tensionit sipërfaqësor. Kjo gjithashtu siguron një hendek të caktuar midis çipit dhe nënshtresës.

Metoda e konsideruar e lidhjes së kristaleve IC në bazën e kutisë ose në ndonjë tabelë bën të mundur mekanizimin dhe automatizimin e gjerë të procesit të montimit.

Shkrirja duke përdorur lidhjet eutektike. Kjo metodë e lidhjes së kristaleve gjysmëpërçuese në bazën e kasës bazohet në formimin e një zone të shkrirë në të cilën shpërndahet shtresa sipërfaqësore e materialit gjysmëpërçues dhe shtresa metalike e bazës së kasës.

Në industri, përdoren gjerësisht dy lidhje eutektike: ar-silic (temperatura e shkrirjes 370 ° C) dhe ar-gjermanium (temperatura e shkrirjes 356 ° C). Procesi i ngjitjes eutektike të një kristali në bazën e paketimit është dy llojesh. Lloji i parë bazohet në përdorimin e një copë litari aliazh eutektik, i cili ndodhet midis elementëve të lidhur: kristalit dhe kutisë. Në këtë lloj lidhjeje, sipërfaqja e bazës së strehimit duhet të jetë e veshur me ar në formën e një filmi të hollë dhe sipërfaqja e kristalit gjysmëpërçues nuk mund të jetë e veshur me ar (për silikon dhe germanium) ose të jetë e veshur me një shtresë të hollë. shtresë ari (në rastin e materialeve të tjera gjysmëpërçuese). Kur një përbërje e tillë nxehet deri në pikën e shkrirjes së aliazhit eutektik, formohet një zonë e lëngshme midis elementëve që do të bashkohen (baza kristalore e strehës). Në këtë zonë të lëngshme, nga njëra anë, shpërbëhet shtresa e materialit gjysmëpërçues të kristalit (ose shtresa e arit të depozituar në sipërfaqen e kristalit).

Pas ftohjes së të gjithë sistemit (baza e trupit është një kristal eutektik i shkrirë gjysmëpërçues), zona e lëngshme e aliazhit eutektik ngurtësohet dhe një zgjidhje e ngurtë formohet në ndërfaqen gjysmëpërçues-aliazh eutektik. Si rezultat i këtij procesi, krijohet një lidhje e fortë mekanikisht e materialit gjysmëpërçues me bazën e paketimit.

Lloji i dytë i ngjitjes eutektike të kristalit në bazën e paketimit zakonisht realizohet për kristalet e bëra prej silikoni ose germanium. Ndryshe nga lloji i parë, një copë litari e bërë nga aliazh eutektik nuk përdoret për ngjitjen e kristalit. Në këtë rast, zona e lëngshme e shkrirjes eutektike formohet si rezultat i ngrohjes së përbërjes së bazës së praruar të kristalit të silikonit (ose germaniumit). Le të hedhim një vështrim më të afërt në këtë proces. Nëse një kristal silikoni që nuk ka një shtresë ari vendoset në sipërfaqen e bazës së kutisë, e cila ka një shtresë të hollë veshjeje ari, dhe i gjithë sistemi nxehet në një temperaturë 40-50 ° C më të lartë se temperatura e eutektikës ar-silikon, atëherë midis elementeve të lidhur formohet një fazë e lëngshme e përbërjes eutektike. Meqenëse procesi i shkrirjes së një shtrese ari me silikon nuk është i ekuilibruar, sasia e silikonit dhe arit të tretur në zonën e lëngshme do të përcaktohet nga trashësia e veshjes së arit, temperatura dhe koha e procesit të shkrirjes. Në ekspozime mjaft të gjata dhe një temperaturë konstante, procesi i shkrirjes së arit me silikon i afrohet ekuilibrit dhe karakterizohet nga një vëllim konstant i fazës së lëngshme ar-silikon. Prania e një sasie të madhe të fazës së lëngshme mund të çojë në daljen e saj nga nën kristalin e silikonit në periferi të tij. Gjatë ngurtësimit, eutektika e hedhur çon në formimin e streseve dhe zgavrave mjaft të mëdha mekanike në strukturën e kristalit të silikonit, të cilat zvogëlojnë ndjeshëm forcën e strukturës së aliazhit dhe përkeqësojnë parametrat e tij elektrofizikë.

Në vlerat minimale të kohës dhe temperaturës, shkrirja e arit me silikon nuk ndodh në mënyrë uniforme në të gjithë zonën e kontaktit midis kristalit dhe bazës së kasës, por vetëm në pikat e tij individuale.

Si rezultat, forca e bashkimit të aliazhit zvogëlohet, rezistenca elektrike dhe termike e kontaktit rritet, dhe besueshmëria e përforcimit të marrë zvogëlohet.

Gjendja e sipërfaqeve të elementeve fillestare që do të bashkohen ka një efekt të rëndësishëm në procesin e shkrirjes eutektike. Prania e ndotësve në këto sipërfaqe çon në përkeqësimin e njomjes së sipërfaqeve kontaktuese nga faza e lëngshme dhe shpërbërjen e pabarabartë.

Ngjitjeështë një proces i lidhjes së elementeve me njëri-tjetrin, bazuar në vetitë ngjitëse të disa materialeve, të cilat ju lejojnë të merrni lidhje të forta mekanikisht midis kristaleve gjysmëpërçuese dhe bazave të paketimeve (metal, qelq ose qeramikë). Fortësia e lidhjes përcaktohet nga forca e lidhjes midis ngjitësit dhe sipërfaqeve të lidhura të elementeve.

Ngjitja e elementeve të ndryshëm të qarqeve të integruara bën të mundur lidhjen e një shumëllojshmërie materialesh në kombinime të ndryshme, për të thjeshtuar dizajnin e montimit, për të zvogëluar peshën e tij, për të zvogëluar konsumin e materialeve të shtrenjta, për të mos përdorur saldime dhe lidhje eutektike, për të thjeshtuar ndjeshëm proceset teknologjike të montimit të pajisjeve gjysmëpërçuese dhe IC-ve më komplekse.

Si rezultat i ngjitjes, është e mundur të merren përforcime dhe kompozime komplekse me veti izoluese elektrike, optike dhe përçuese. Lidhja e kristaleve në bazën e kasës duke përdorur procesin e ngjitjes është e domosdoshme për montimin dhe instalimin e elementeve të qarqeve hibride, monolitike dhe optoelektronike.

Gjatë ngjitjes së kristaleve në bazat e kutive, përdoren lloje të ndryshme ngjitësish: izolues, përçues, përçues të dritës dhe përçues të nxehtësisë. Sipas aktivitetit të ndërveprimit ndërmjet ngjitësit dhe sipërfaqeve që do të ngjiten, dallohen polare (me bazë rrëshira epokside) dhe jopolare (me bazë polietileni).

Cilësia e procesit të ngjitjes varet kryesisht jo vetëm nga vetitë e ngjitësit, por edhe nga gjendja e sipërfaqeve të elementeve që do të ngjiten. Për të marrë një lidhje të fortë, sipërfaqet që do të ngjiten duhet të përpunohen dhe pastrohen me kujdes. Temperatura luan një rol të rëndësishëm në procesin e lidhjes. Pra, kur ngjitni elementë strukturorë që nuk janë të ekspozuar ndaj temperaturave të larta në operacionet e mëvonshme teknologjike, mund të përdorni ngjitës me bazë epoksi për shërimin e ftohtë. Për ngjitjen e kristaleve të silikonit në bazamentet metalike ose qeramike të kutive, zakonisht përdoret ngjitësi VK-2, i cili është një zgjidhje e një rrëshirë organike silikoni në një tretës organik me asbest të shpërndarë imët si një mbushës aktiv ose VK-32-200, në të cilin qelqi ose kuarci përdoret si mbushës. ...

Procesi teknologjik i ngjitjes së kristaleve gjysmëpërçuese kryhet në kaseta të montimit të posaçëm që sigurojnë orientimin e dëshiruar të kristalit në bazën e kasës dhe shtypjen e nevojshme të tij në bazë. Kasetat e montuara, në varësi të materialit ngjitës të përdorur, i nënshtrohen një trajtimi të caktuar termik ose mbahen në temperaturën e dhomës.

Grupet e veçanta janë ngjitës elektrik përçues dhe optik që përdoren për ngjitjen e elementeve dhe montimeve të IC-ve hibride dhe optoelektronike. Ngjitësit përçues janë kompozime të bazuara në rrëshirë epoksi dhe organosilikon me shtimin e pluhurave të argjendit ose nikelit. Ndërmjet tyre, ngjitësit më të përhapur janë AC-40V, EK-A, EK-B, K-3, EVT dhe KN-1, të cilët janë lëngje paste me rezistencë elektrike specifike 0.01-0.001 Ohm-cm dhe një gamë prej temperaturat e funksionimit nga -60 në + 150 ° C. Për ngjitësit optikë, kërkesa shtesë vendosen në vlerën e indeksit të thyerjes dhe transmetimit të dritës. Ngjitësit optikë më të përhapur janë OK.-72 F, OP-429, OP-430, OP-ZM.

Parametrat kryesorë të mënyrës së saldimit me termokompresim janë presioni specifik, temperatura e ngrohjes dhe koha e saldimit.Presioni specifik zgjidhet në varësi të stresit të lejueshëm të ngjeshjes së kristalit gjysmëpërçues dhe deformimit të lejuar të materialit të plumbit që do të saldohet. Koha e saldimit zgjidhet eksperimentalisht.

Deformimi relativ gjatë saldimit me termokompresim

,

ku d është diametri i telit, μm; b-gjerësia e nyjës, μm.

Presioni në mjet përcaktohet në bazë të shpërndarjes së streseve në fazën e përfundimit të deformimit:

,

G

de A-koeficienti që karakterizon ndryshimin e sforcimeve në procesin e deformimit të telit; f është koeficienti i reduktuar i fërkimit, që karakterizon fërkimin ndërmjet veglës, telit dhe nënshtresës; - deformim relativ; - pika e rrjedhjes së materialit teli në temperaturën e deformimit; d - diametri i telit; D - diametri i mjetit shtrëngues, zakonisht i barabartë me (2х3) d.

Oriz. 2. Nomogram për zgjedhjen e mënyrave të saldimit me termokompresim:

a - tel ari me film alumini; b- tel alumini me film alumini

Në fig. 2 tregon nomogramet e mënyrave të saldimit me termokompresim të telave ari (a) dhe alumini (b) me jastëkë kontakti alumini. Këto nomograme ofrojnë një zgjedhje optimale të marrëdhënies midis presionit, temperaturës dhe kohës.

Saldimi me termokompresim ka mjaft varietete, të cilat mund të klasifikohen sipas mënyrës së ngrohjes, sipas mënyrës së lidhjes, sipas formës së mjetit. Sipas metodës së ngrohjes, saldimi me termokompresim dallohet me ngrohje të veçantë të gjilpërës, kristalit ose shpueses, si dhe me ngrohjen e njëkohshme të dy prej këtyre elementeve. Me metodën e lidhjes, saldimi me termokompresim mund të jetë prapanicë dhe mbivendosje. Sipas formës së instrumentit dallohen sqepi, pyka, kapilari dhe gjilpëra e shpendit (Fig. 14.3).

Kur saldohet me veglën e sqepit të zogut, e njëjta pajisje ushqen telin, e lidh atë në jastëkët e kontaktit të qarkut të integruar dhe e shkëput automatikisht pa e lëshuar nga sqepi. Mjeti në formë pyke shtyp fundin e telit në pjesën e poshtme, ndërsa jo i gjithë teli shtypet brenda, por vetëm pjesa qendrore e tij. Gjatë saldimit me një "mjet kapilar", teli kalohet përmes tij. Maja kapilar shërben gjithashtu si një mjet për transmetimin e presionit në tela. Kur saldohet me një "gjilpërë", fundi i plumbit të telit futet në zonën e saldimit me një mekanizëm të veçantë dhe vendoset në jastëkun e kontaktit, dhe më pas shtypet me një gjilpërë me një forcë të caktuar.

R

është. 3. Llojet e veglave për saldim me termokompresim:

a - "sqep zogu"; b- "pykë"; в- "kapilar"; g- "gjilpërë"

Për kryerjen e procesit të saldimit me termokompresim përdoren instalime të ndryshme, njësitë kryesore të të cilave janë: një tavolinë pune me ose pa kolonë ngrohëse, një mekanizëm për krijimin e presionit në plumbin e lidhur, një mjet pune, një mekanizëm për ushqyerje dhe tel i thyer për plumbat, një mekanizëm për ushqimin e kristaleve ose pjesëve të lidhura me to kristal; një mekanizëm për kombinimin e elementeve që do të lidhen, një sistem optik për vëzhgimin vizual të procesit të saldimit, fuqisë dhe njësive të kontrollit. Të gjitha këto njësi mund të kenë dizajne të ndryshme, por parimi i strukturës së tyre dhe natyra e punës së kryer është e njëjtë.

Aktualisht, përdoren dy metoda të saldimit me kontakt elektrik për lidhjen e prizave me jastëkët e kontaktit të kristaleve të qarkut të integruar: me rregullim të njëanshëm të dy elektrodave dhe me rregullim të njëanshëm të një elektrode të dyfishtë. Metoda e dytë ndryshon nga e para në atë që elektrodat e punës janë bërë në formën e dy elementeve që mbartin rrymë, të ndara nga një copë litari izoluese. Në momentin e shtypjes së një elektrode të tillë në plumbin e telit dhe kalimit të rrymës së elektrodës përmes sistemit të formuar, një sasi e madhe nxehtësie lirohet në pikën e kontaktit. Presioni i jashtëm në kombinim me ngrohjen e pjesëve në temperaturën e plasticitetit ose shkrirjes çon në lidhjen e tyre të fortë.

Mekanizmi i ushqyerjes së kristalit përfshin një grup kasetash, dhe mekanizmi i shtrirjes është një sistem manipuluesish që lejojnë që kristal të pozicionohet në pozicionin e dëshiruar. Sistemi optik i vëzhgimit vizual përbëhet nga një mikroskop ose një projektor. Njësia e furnizimit me energji dhe e kontrollit ju lejon të vendosni mënyrën e funksionimit të saldimit dhe të bëni ristrukturimin dhe rregullimin e tij kur ndryshoni llojin e kristalit dhe materialit dalës.

Saldim i ftohtë. Metoda e saldimit të ftohtë përdoret gjerësisht në industrinë elektronike. Në ato raste kur, kur vulosni pjesët origjinale të kutive, ngrohja e tyre është e papranueshme dhe kërkohet një pastërti e lartë e procesit, përdoret saldimi me presion të ftohtë. Për më tepër, saldimi i ftohtë siguron një vulosje të ngushtë për metalet e ndryshme më të përdorura (bakër, nikel, kovar dhe çelik).

Disavantazhet e kësaj metode përfshijnë praninë e deformimeve të konsiderueshme të pjesëve të trupit në kryqëzim, gjë që çon në një ndryshim të rëndësishëm në formën dhe dimensionet e përgjithshme të produkteve të gatshme.

Ndryshimi në diametrin e jashtëm të trupit të pajisjes varet nga trashësia e pjesëve origjinale që do të saldohen. Ndryshimi i diametrit të jashtëm të pajisjes së përfunduar pas procesit të saldimit të ftohtë

ku është trashësia e shpatullës së pjesës së sipërme para saldimit; - trashësia e fllanxhës së pjesës së poshtme para saldimit.

Me rëndësi të madhe për procesin e saldimit të ftohtë është prania e një filmi oksidi në sipërfaqen e pjesëve që do të bashkohen. Nëse ky film është plastik dhe më i butë se metali bazë, atëherë nën presion ai përhapet në të gjitha drejtimet dhe bëhet më i hollë, duke ndarë kështu sipërfaqet e pastra metalike, si rezultat i së cilës nuk ndodh saldimi. Nëse filmi i oksidit është më i brishtë dhe më i fortë se metali që mbulon, atëherë plasaritet nën presion dhe plasaritja ndodh në mënyrë të barabartë në të dyja pjesët që do të bashkohen. Ndotësit në sipërfaqen e filmit janë të paketuara në të dyja anët në një lloj qese, të shtrënguar fort në skajet. Një rritje e mëtejshme e presionit çon në përhapjen e metalit të pastër në rajonet periferike. Përhapja më e madhe ndodh në rrafshin e mesëm të shtresës së formuar, për shkak të së cilës të gjitha paketimet me papastërti janë të detyruara nga jashtë, dhe sipërfaqet e pastra metalike, duke hyrë në ndërveprime ndëratomike, ngjiten fort me njëra-tjetrën.

Kështu, brishtësia dhe ngurtësia janë cilësitë kryesore të filmit të oksidit, të cilat sigurojnë një vulosje të ngushtë. Meqenëse për shumicën e metaleve trashësia e veshjes me filma oksidi nuk kalon 10-7 cm, pjesët e bëra nga metale të tilla janë të veshura me nikel ose krom përpara saldimit. Filmat e nikelit dhe kromit kanë fortësi dhe brishtësi të mjaftueshme, dhe për këtë arsye përmirësojnë ndjeshëm bashkimin e salduar.

Para kryerjes së procesit të saldimit të ftohtë, të gjitha pjesët fshihen, lahen dhe thahen. Për të formuar një lidhje cilësore të dy pjesëve metalike, është e nevojshme të sigurohet deformim i mjaftueshëm, duktilitet dhe pastërti e pjesëve që do të saldohen.

Shkalla e deformimit K gjatë saldimit të ftohtë duhet të jetë brenda 75-85%:

,

ku 2H është trashësia totale e pjesëve që do të saldohen; t është trashësia e saldimit.

Forca e bashkimit të salduar

ku P është forca e thyerjes; D është diametri i gjurmës së zgjatjes së grushtit; Н - trashësia e njërës prej pjesëve të salduara me madhësinë më të vogël; - qëndrueshmëria në tërheqje me vlerën më të ulët.

Për pjesët e trupit gjatë saldimit të ftohtë rekomandohen kombinimet e materialeve të mëposhtme: bakër MB-bakër MB, bakër MB-bakër M1, bakër MB-çelik 10, aliazh N29K18 (kovar)-bakër MB, kovar-bakër M1.

Presionet kritike të kërkuara për deformimin plastik dhe saldimin e ftohtë, për shembull, për një kombinim bakër-bakër, janë 1.5 * 109 N / m2, për një kombinim bakër-kovar, ato janë të barabarta me 2 * 109 N / m2.

Mbyllje plastike. Mbyllja e shtrenjtë e mbulesave prej qelqi, metal-qelqi, qelqi dhe metali tani po zëvendësohet me sukses nga mbyllja plastike. ) Në disa raste, kjo rrit besueshmërinë e pajisjeve dhe IC-ve, pasi kontakti i kristalit gjysmëpërçues me mjedisin e gaztë brenda kasës eliminohet.

Mbyllja plastike lejon izolimin e besueshëm të kristalit nga ndikimet e jashtme dhe siguron forcë të lartë mekanike dhe elektrike të strukturës. Për mbylljen e IC-ve, përdoren gjerësisht plastika e bazuar në rrëshira epoksi, organosilikon dhe poliestër.

Metodat kryesore të vulosjes janë testimi i derdhjes, kapsulimit dhe presionit. Gjatë mbylljes me derdhje, përdoren forma të zbrazëta, në të cilat vendosen kristale gjysmëpërçuese me plumba të jashtëm të salduar. Plastika derdhet në kallëpe.

Kur mbyllni pajisjet me mbështjellje, merrni dy (ose më shumë) priza të bëra prej materiali kasetë ose teli, lidhni ato së bashku me një rruazë qelqi ose plastike dhe bashkoni një kristal gjysmëpërçues në njërën nga telat dhe lidhni përçuesit e kontaktit elektrik me tjetrin (tjetri ) plumbi. Asambleja e fituar në këtë mënyrë mbyllet me një mbështjellës plastik.

Mënyra më premtuese për të zgjidhur problemin e montimit dhe mbylljes së pajisjeve është mbyllja e kristaleve me elementë aktivë në një shirit metalik, e ndjekur nga vulosja me plastikë. Avantazhi i kësaj metode të vulosjes është mundësia e mekanizimit dhe automatizimit të proceseve të montimit për lloje të ndryshme të IC-ve. Elementi kryesor strukturor i strehës plastike është një shirit metalik. Për të zgjedhur profilin e një shiriti metalik, është e nevojshme të vazhdohet nga madhësia e kristaleve, karakteristikat termike të pajisjeve, mundësia e montimit të pajisjeve të përfunduara në tabelën e qarkut të printuar të qarkut elektronik, forca maksimale e këputjes. nga rasti, dhe thjeshtësia e dizajnit.

Skema teknologjike e vulosjes plastike të pajisjes përfshin fazat kryesore të teknologjisë planare. Kristalët gjysmëpërçues me elementë aktivë janë ngjitur në një shirit metalik të veshur me ar, me shkrirje eutektike të arit me silikon ose me saldim të zakonshëm. Shiriti metalik është bërë nga kovar, bakri, molibden, çeliku, nikeli.

Aplikacionet

R

është. 3. Diagrami i montimit të tipit ventilator

R
është. 4. Skema e montimit me pjesën bazë

R

është. 5. Diagrami i montimit (a) dhe seksioni i IC (b) në një kuti të rrumbullakët:

1-tullumbace; 2-përçues lidhës; 3-kristal; 4-jastëk kontakti; 5-saldues; kapak me 6 këmbë; 7-xhami; 8-kunjat; 9-bashkimi i plumbave me xham; 10-lidhja me saldim elektrokontakt të një cilindri dhe një këmbë; 11-shtresë metalizimi (autobus)

Oriz. 6. Skema e lidhjes (montimit) të një kristali me plumba topash dhe një nënshtresë me saldim:

1
-Kristal; 2-jastëk kontakti; 3-xhami; 4-top, bakër; 5-jastëk bakri; 6-saldim (temperaturë e lartë); 7-saldim (temperaturë e ulët); 8-pin e bërë nga aliazh AgPb; 9-mbështetje.

Oriz. 7. Skema e lidhjes (montimit) të një kristali me terminale trarësh dhe një nënshtresë me saldim:

1-Terminali i trarëve prej ari; 2-pllakë silicide; 3-kristal; 4-nitrit silikoni; 5-platin; 6-titan; 7-substrati; jastëk kontakti 8-ari.

Oriz. 8. Diagrami i linjës së montimit të qarqeve të integruara

Shiritat e transferimit përdoren në linjën e montimit. Montimi dhe transporti kryhen në një shirit kovara, i cili i nënshtrohet fotolitografisë në seksionet L dhe B për të marrë përfundimet 2 (Fig. 10, a). Në seksionet C, D dhe D, në bazë të një shiriti me korniza plumbi, bëhen kuti instrumentesh me plumba të praruar. Seksionet e shiritit me trupa shkojnë në asamble. Shiriti 2, duke u zbërthyer nga bobina 1, lahet dhe degreasohet në banjën 3 dhe fotorezisti aplikohet në banjën 4, ekspozohet në instalimin 5 duke përdorur një llambë ultravjollcë 7. Roli i maskës në instalim kryhet nga shiriti 6 që lëviz vazhdimisht në mënyrë sinkrone me shiriti 6. Më pas shiritat lahen në banjat 8 dhe 9. Telat e kornizës 2 (Fig. 10, a) dhe vrimat janë gdhendur në banjën 10. Shtresa fotorezistuese hiqet në banjën 11 dhe shiriti është tharë në dalje. Shpimet që rezultojnë përdoren për të tendosur dhe lëvizur shiritin duke përdorur një yll 12. Në instalimin 13, një shirit transferues me një shtresë xhami saldimi është ngjitur në të dy anët në shiritin kovar me plumba. Sistemi që rezulton është ndezur, shtresa ngjitëse digjet dhe xhami është ngjitur në metalin e shiritit kryesor (Fig. 10, b). Ftohja në temperaturën e dhomës kryhet në dhomën 14. Duke përdorur pajisjen 15, ngjiten shiritat maskues me dritare në shtresat e qelqit, përmes të cilave zgavrat gërmohen në banjën 16 derisa të zbulohen telat e brendshme (Fig. 10, f) .

P
Blloqet e trupit të përftuara në këtë mënyrë nga shiritat metalikë dhe qelqi futen në banjën 17 për prarimin e telave. Në pajisjen 18, shiriti pritet në copa me trupa, të cilët futen në montim përgjatë transportuesit 19. Kristali me struktura të gatshme me metodën e montimit të përmbysur me fytyrë poshtë duke përdorur zgjatimet e topit lidhet me sistemin e terminalit brenda paketës që rezulton (Fig. 10, d). Trupi mbyllet në një mjedis mbrojtës me copa shiriti kovar 7, të cilat ngjiten në bazë me ndihmën e xhamit të ngrohur me mjet (Fig. 10, e). Mikroqarku që rezulton është paraqitur në Fig. 10, e

Oriz. 9. Shirit transferimi:

1-shtresë mbajtëse; 2-shtresa transferuese; 3-shtresë ngjitëse; Letër me 4 lëshime

R

është. 10. Skema e montimit të automatizuar të IC-ve në shirit:

1-bartës shiriti; 2- përfundime (pas gravurës); 3- shpim për lëvizjen e shiritit; Shirit saldimi me 4 xhami; 5-zgavra e strehimit të IC; 6-kristal me struktura të gatshme; 7 - trupi; 8-mbulesë; 9-mjet ngrohjeje

Ministria e Arsimit e Federatës Ruse

Departamenti: “Inxhinieri Elektronike”.

Projekti i kursit

Montimi i pajisjeve gjysmëpërçuese dhe qarqeve të integruara

Përfunduar: st-t gr. EPU - 32

Vitaly Kozachuk

Kontrolluar nga: Profesor i Asociuar

Shumarin Viktor Prakofievich

Saratov 2000

MONTIMI I PAJISJEVE GJYSMËPËRÇUESE

DHE CHIPAT INTEGRAL

Karakteristikat e procesit të montimit

Montimi i pajisjeve gjysmëpërçuese dhe qarqeve të integruara është faza teknologjike që kërkon më shumë punë dhe kritike në ciklin e përgjithshëm të prodhimit të tyre. Stabiliteti i parametrave elektrike dhe besueshmëria e produkteve të gatshme varen në një masë të madhe nga cilësia e operacioneve të montimit.

Faza e montimit fillon pas përfundimit të përpunimit në grup të vaferave gjysmëpërçuese sipas teknologjisë planare dhe ndarjes së tyre në elementë të veçantë (kristale). Këto kristale mund të kenë strukturën më të thjeshtë (diodë ose transistor) ose të përfshijnë një mikroqark të integruar kompleks (me një numër të madh elementësh aktivë dhe pasivë) dhe të shkojnë në montimin e kompozimeve diskrete, hibride ose monolit.

Vështirësia e procesit të montimit qëndron në faktin se çdo klasë e pajisjeve diskrete dhe IC-ve ka veçoritë e veta të projektimit që kërkojnë operacione të mirëpërcaktuara të montimit dhe mënyrat e zbatimit të tyre.

Procesi i montimit përfshin tre operacione kryesore teknologjike: ngjitjen e kristalit në bazën e kasës; lidhja e plumbave të rrymës me elementët aktivë dhe pasivë të një kristali gjysmëpërçues me elementët e brendshëm të kasës; mbyllja e kristalit nga mjedisi i jashtëm.

Ngjitja e kristalit në bazën e kasës

Lidhja e një kristali të një pajisjeje gjysmëpërçuese ose IC në bazën e kasës kryhet duke përdorur proceset e bashkimit, shkrirjes duke përdorur lidhjet eutektike dhe ngjitjen.

Kërkesa kryesore për funksionimin e ngjitjes së një kristali është krijimi i një lidhjeje midis kristalit dhe bazës së kutisë, e cila ka forcë të lartë mekanike, përçueshmëri të mirë elektrike dhe termike.

Saldim- procesi i bashkimit të dy pjesëve të ndryshme pa i shkrirë ato duke përdorur një komponent të tretë të quajtur saldim. Një tipar i procesit të saldimit është se saldimi është në gjendje të lëngshme kur formohet një bashkim i salduar dhe pjesët që do të bashkohen janë në gjendje të ngurtë.

Thelbi i procesit të bashkimit është si më poshtë. Nëse ndërmjet pjesëve që do të lidhen vendosen ndarës të saldimit dhe e gjithë përbërja nxehet deri në pikën e shkrirjes së saldimit, atëherë do të ndodhin tre proceset e mëposhtme fizike. Së pari, saldimi i shkrirë lag sipërfaqet e pjesëve që do të bashkohen. Më tej, në vendet e lagura zhvillohen proceset e ndërveprimit ndëratomik midis saldimit dhe secilit prej dy materialeve të lagura me të. Kur laget, dy procese janë të mundshme: shpërbërja e ndërsjellë e materialit të lagur dhe saldimi ose shpërndarja e tyre reciproke. Pas ftohjes së përbërjes së nxehtë, saldimi bëhet i fortë. Kjo krijon një lidhje të fortë lidhëse midis materialeve fillestare dhe saldimit.

Procesi i saldimit kuptohet mirë, është i thjeshtë dhe nuk kërkon pajisje komplekse dhe të shtrenjta. Në prodhimin serik të produkteve elektronike, saldimi i kristaleve gjysmëpërçues në bazat e kutive kryhet në furrat transportuese me produktivitet të lartë. Saldimi kryhet në një mjedis reduktues (hidrogjen) ose neutral (azot, argon). Furra është e ngarkuar me kaseta me shumë vende, në të cilat vendosen paraprakisht bazat e trupave, sasi të peshuara saldimi dhe kristalesh gjysmëpërçuese. Kur rripi transportues lëviz, kaseta me pjesët që do të lidhen kalon në mënyrë sekuenciale nëpër zonat e ngrohjes, temperaturës konstante dhe ftohjes. Shpejtësia e lëvizjes së kasetës dhe regjimi i temperaturës vendosen dhe kontrollohen në përputhje me veçoritë teknologjike dhe të projektimit të një lloji të veçantë pajisjeje gjysmëpërçuese ose IC.

Së bashku me furrat transportuese për bashkimin e një kristali gjysmëpërçues në bazën e kutisë, përdoren instalime që kanë një pozicion individual të ngrohjes, mbi të cilin janë instaluar vetëm një pjesë e kasës (këmba) dhe një kristal gjysmëpërçues. Kur punon në një instalim të tillë, operatori, duke përdorur një manipulues, vendos kristalin në bazën e kasës dhe prodhon një ngrohje afatshkurtër të njësisë që do të lidhet. Një gaz inert furnizohet në zonën e ngrohjes. Kjo metodë e bashkimit të pjesëve jep rezultate të mira, me kusht që sipërfaqet e lidhura të kristalit dhe baza e kutisë të jenë të kallajuara paraprakisht.

Procesi i ngjitjes së një kristali me saldim ndahet në temperaturë të ulët (deri në 400 ° C) dhe temperaturë të lartë (mbi 400 ° C). Lidhjet e bazuara në plumb dhe kallaj me shtesa (deri në 2%) të antimonit ose bismutit përdoren si saldues me temperaturë të ulët. Shtimi i antimonit ose bismutit në saldimin e kallajit me plumb shmang shfaqjen e "murtajës së kallajit" në pajisjet dhe IC-të e përfunduara gjatë funksionimit të tyre dhe ruajtjes afatgjatë. Saldimet me temperaturë të lartë bëhen në bazë të argjendit (PSr-45, PSr-72, etj.).

Procesi i saldimit dhe cilësia e bashkimit të saldimit që rezulton i pjesëve ndikohet fuqishëm nga pastërtia e sipërfaqeve metalike që do të bashkohen dhe saldimi i përdorur, përbërja e atmosferës së procesit të punës dhe prania e flukseve.

Procesi i saldimit përdoret më gjerësisht në montimin e pajisjeve gjysmëpërçuese diskrete (dioda, transistorë, tiristorë, etj.). Kjo për faktin se procesi i saldimit bën të mundur marrjen e kontaktit të mirë elektrik dhe termik midis kristalit gjysmëpërçues dhe mbajtësit të kristalit të kutisë, dhe zona e kontaktit mund të jetë mjaft e madhe (për pajisjet me fuqi të lartë).

Procesi i bashkimit zë një vend të veçantë kur fiksoni një kristal gjysmëpërçues të një zone të madhe në bazën e një kuti bakri. Në këtë rast, për të reduktuar streset termomekanike që rrjedhin nga ndryshimi në koeficientët e zgjerimit të temperaturës së materialeve gjysmëpërçuese dhe kompensatorëve termikë të bakrit, molibdenit dhe molibden-tungstenit përdoren gjerësisht, që kanë një sipërfaqe të barabartë me sipërfaqen e një kristali gjysmëpërçues, dhe TK l- afër TC l gjysmëpërçues. Një përbërje e tillë komplekse shumëfazore me dy shtresa lidhëse përdoret me sukses në montimin e pajisjeve gjysmëpërçuese me fuqi të mesme dhe të lartë.

Procesi i saldimit u zhvillua më tej gjatë montimit të qarqeve të integruara duke përdorur teknologjinë "kristal i përmbysur". Kjo teknologji parashikon krijimin paraprak në anën e rrafshët të kristalit me "kalimet e topit" IC ose "zgjatjet e kontaktit", të cilat janë gunga bakri të veshura me saldim ose kallaj. Një kristal i tillë vendoset në sipërfaqen e nënshtresës ose në bazën e paketimit në mënyrë që gungat të jenë në kontakt me të në zona të caktuara. Kështu, kristali kthehet përmbys dhe ana e tij e rrafshët me anë të tuberkulave kontakton sipërfaqen e bazës së strehimit.

Me ngrohjen afatshkurtër të një përbërje të tillë, zgjatjet e kontaktit të kristalit gjysmëpërçues janë të lidhura fort me bazën e rastit. Duhet të theksohet se ato zona të sipërfaqes së trupit me të cilat "protrusionet" janë në kontakt janë gjithashtu të kallajosur paraprakisht. Prandaj, në momentin e ngrohjes, saldimi i bazës së kasës lidhet me saldimin e zgjatjeve të kontaktit.

Në fig. një, a tregon një variant të lidhjes së një çipi IC me zgjatime kontakti bakri të veshura me kallaj në nënshtresë. Ky dizajn i plumbave nuk ka frikë nga përhapja e saldimit në nënshtresë. Prania e një zgjatjeje të lartë në formë kërpudha siguron hapësirën e nevojshme midis kristalit gjysmëpërçues dhe nënshtresës kur saldimi shkrihet. Kjo lejon që kristali të ngjitet në nënshtresë me një shkallë të lartë saktësie.

Në fig. një, v tregon një variant të një grupi kristalesh që kanë priza të buta me përplasje të bëra nga saldim me bazë kallaji plumbi.

Ngjitja e një kristali të tillë në bazën e kutisë kryhet me ngrohje konvencionale pa presion shtesë mbi kristal. Kur nxehet dhe shkrihet, saldimi i zgjatjeve të kontaktit nuk përhapet mbi sipërfaqen e seksioneve të konservuara të bazës së trupit për shkak të forcave të tensionit sipërfaqësor. Kjo gjithashtu siguron një hendek të caktuar midis çipit dhe nënshtresës.

Metoda e konsideruar e lidhjes së kristaleve IC në bazën e kutisë ose në ndonjë tabelë bën të mundur mekanizimin dhe automatizimin e gjerë të procesit të montimit.

Shkrirja duke përdorur lidhjet eutektike. Kjo metodë e lidhjes së kristaleve gjysmëpërçuese në bazën e kasës bazohet në formimin e një zone të shkrirë në të cilën shpërndahet shtresa sipërfaqësore e materialit gjysmëpërçues dhe shtresa metalike e bazës së kasës.

Në industri, përdoren gjerësisht dy lidhje eutektike: ar-silic (temperatura e shkrirjes 370 ° C) dhe ar-gjermanium (temperatura e shkrirjes 356 ° C). Procesi i ngjitjes eutektike të një kristali në bazën e paketimit është dy llojesh. Lloji i parë bazohet në përdorimin e një copë litari aliazh eutektik, i cili ndodhet midis elementëve të lidhur: kristalit dhe kutisë. Në këtë lloj lidhjeje, sipërfaqja e bazës së strehimit duhet të jetë e veshur me ar në formën e një filmi të hollë dhe sipërfaqja e kristalit gjysmëpërçues nuk mund të jetë e veshur me ar (për silikon dhe germanium) ose të jetë e veshur me një shtresë të hollë. shtresë ari (në rastin e materialeve të tjera gjysmëpërçuese). Kur një përbërje e tillë nxehet deri në pikën e shkrirjes së aliazhit eutektik, formohet një zonë e lëngshme midis elementëve që do të bashkohen (baza kristalore e strehës). Në këtë zonë të lëngshme, nga njëra anë, shpërbëhet shtresa e materialit gjysmëpërçues të kristalit (ose shtresa e arit të depozituar në sipërfaqen e kristalit).

Pas ftohjes së të gjithë sistemit (baza e trupit është një kristal eutektik i shkrirë gjysmëpërçues), zona e lëngshme e aliazhit eutektik ngurtësohet dhe një zgjidhje e ngurtë formohet në ndërfaqen gjysmëpërçues-aliazh eutektik. Si rezultat i këtij procesi, krijohet një lidhje e fortë mekanikisht e materialit gjysmëpërçues me bazën e paketimit.

Lloji i dytë i ngjitjes eutektike të kristalit në bazën e paketimit zakonisht realizohet për kristalet e bëra prej silikoni ose germanium. Ndryshe nga lloji i parë, një copë litari e bërë nga aliazh eutektik nuk përdoret për ngjitjen e kristalit. Në këtë rast, zona e lëngshme e shkrirjes eutektike formohet si rezultat i ngrohjes së përbërjes së bazës së praruar të kristalit të silikonit (ose germaniumit). Le të hedhim një vështrim më të afërt në këtë proces. Nëse një kristal silikoni që nuk ka një shtresë ari vendoset në sipërfaqen e bazës së kutisë, e cila ka një shtresë të hollë veshjeje ari, dhe i gjithë sistemi nxehet në një temperaturë 40-50 ° C më të lartë se temperatura e eutektikës ar-silikon, atëherë midis elementeve të lidhur formohet një fazë e lëngshme e përbërjes eutektike. Meqenëse procesi i shkrirjes së një shtrese ari me silikon nuk është i ekuilibruar, sasia e silikonit dhe arit të tretur në zonën e lëngshme do të përcaktohet nga trashësia e veshjes së arit, temperatura dhe koha e procesit të shkrirjes. Në ekspozime mjaft të gjata dhe një temperaturë konstante, procesi i shkrirjes së arit me silikon i afrohet ekuilibrit dhe karakterizohet nga një vëllim konstant i fazës së lëngshme ar-silikon. Prania e një sasie të madhe të fazës së lëngshme mund të çojë në daljen e saj nga nën kristalin e silikonit në periferi të tij. Gjatë ngurtësimit, eutektika e hedhur çon në formimin e streseve dhe zgavrave mjaft të mëdha mekanike në strukturën e kristalit të silikonit, të cilat zvogëlojnë ndjeshëm forcën e strukturës së aliazhit dhe përkeqësojnë parametrat e tij elektrofizikë.

Në vlerat minimale të kohës dhe temperaturës, shkrirja e arit me silikon nuk ndodh në mënyrë uniforme në të gjithë zonën e kontaktit midis kristalit dhe bazës së kasës, por vetëm në pikat e tij individuale.

Si rezultat, forca e bashkimit të aliazhit zvogëlohet, rezistenca elektrike dhe termike e kontaktit rritet, dhe besueshmëria e përforcimit të marrë zvogëlohet.

Gjendja e sipërfaqeve të elementeve fillestare që do të bashkohen ka një efekt të rëndësishëm në procesin e shkrirjes eutektike. Prania e ndotësve në këto sipërfaqe çon në përkeqësimin e njomjes së sipërfaqeve kontaktuese nga faza e lëngshme dhe shpërbërjen e pabarabartë.

Ngjitjeështë një proces i lidhjes së elementeve me njëri-tjetrin, bazuar në vetitë ngjitëse të disa materialeve, të cilat ju lejojnë të merrni lidhje të forta mekanikisht midis kristaleve gjysmëpërçuese dhe bazave të paketimeve (metal, qelq ose qeramikë). Fortësia e lidhjes përcaktohet nga forca e lidhjes midis ngjitësit dhe sipërfaqeve të lidhura të elementeve.

Ngjitja e elementeve të ndryshëm të qarqeve të integruara bën të mundur lidhjen e një shumëllojshmërie materialesh në kombinime të ndryshme, për të thjeshtuar dizajnin e montimit, për të zvogëluar peshën e tij, për të zvogëluar konsumin e materialeve të shtrenjta, për të mos përdorur saldime dhe lidhje eutektike, për të thjeshtuar ndjeshëm proceset teknologjike të montimit të pajisjeve gjysmëpërçuese dhe IC-ve më komplekse.

Si rezultat i ngjitjes, është e mundur të merren përforcime dhe kompozime komplekse me veti izoluese elektrike, optike dhe përçuese. Lidhja e kristaleve në bazën e kasës duke përdorur procesin e ngjitjes është e domosdoshme për montimin dhe instalimin e elementeve të qarqeve hibride, monolitike dhe optoelektronike.

Gjatë ngjitjes së kristaleve në bazat e kutive, përdoren lloje të ndryshme ngjitësish: izolues, përçues, përçues të dritës dhe përçues të nxehtësisë. Sipas aktivitetit të ndërveprimit ndërmjet ngjitësit dhe sipërfaqeve që do të ngjiten, dallohen polare (me bazë rrëshira epokside) dhe jopolare (me bazë polietileni).

Cilësia e procesit të ngjitjes varet kryesisht jo vetëm nga vetitë e ngjitësit, por edhe nga gjendja e sipërfaqeve të elementeve që do të ngjiten. Për të marrë një lidhje të fortë, sipërfaqet që do të ngjiten duhet të përpunohen dhe pastrohen me kujdes. Temperatura luan një rol të rëndësishëm në procesin e lidhjes. Pra, kur ngjitni elementë strukturorë që nuk janë të ekspozuar ndaj temperaturave të larta në operacionet e mëvonshme teknologjike, mund të përdorni ngjitës me bazë epoksi për shërimin e ftohtë. Për ngjitjen e kristaleve të silikonit në bazamentet metalike ose qeramike të kutive, zakonisht përdoret ngjitësi VK-2, i cili është një zgjidhje e një rrëshirë organike silikoni në një tretës organik me asbest të shpërndarë imët si një mbushës aktiv ose VK-32-200, në të cilin qelqi ose kuarci përdoret si mbushës. ...

Procesi teknologjik i ngjitjes së kristaleve gjysmëpërçuese kryhet në kaseta të montimit të posaçëm që sigurojnë orientimin e dëshiruar të kristalit në bazën e kasës dhe shtypjen e nevojshme të tij në bazë. Kasetat e montuara, në varësi të materialit ngjitës të përdorur, i nënshtrohen një trajtimi të caktuar termik ose mbahen në temperaturën e dhomës.

Grupet e veçanta janë ngjitës elektrik përçues dhe optik që përdoren për ngjitjen e elementeve dhe montimeve të IC-ve hibride dhe optoelektronike. Ngjitësit përçues janë kompozime të bazuara në rrëshirë epoksi dhe organosilikon me shtimin e pluhurave të argjendit ose nikelit. Ndërmjet tyre, ngjitësit më të përhapur janë AC-40V, EK-A, EK-B, K-3, EVT dhe KN-1, të cilët janë lëngje paste me rezistencë elektrike specifike 0.01-0.001 Ohm-cm dhe një gamë prej temperaturat e funksionimit nga -60 në + 150 ° C. Për ngjitësit optikë, kërkesa shtesë vendosen në vlerën e indeksit të thyerjes dhe transmetimit të dritës. Ngjitësit optikë më të përhapur janë OK.-72 F, OP-429, OP-430, OP-ZM.

Plumbat lidhës

Në pajisjet moderne gjysmëpërçuese dhe mikroqarqet e integruara, në të cilat madhësia e jastëkëve të kontaktit është disa dhjetëra mikrometra, procesi i lidhjes së prizave është një nga operacionet teknologjike më të mundimshme.

Aktualisht, tre lloje saldimi përdoren për lidhjen e prizave me jastëkët e kontaktit të qarqeve të integruara: termokompresimi, elektrokontakti dhe tejzanor.

Saldimi me termokompresim lejon lidhjen e prizave elektrike me një trashësi prej disa dhjetëra mikrometrash me kontaktet omike të kristaleve me një diametër prej të paktën 20-50 mikron, dhe priza elektrike mund të lidhet drejtpërdrejt me sipërfaqen gjysmëpërçuese pa një shtresë të ndërmjetme metalike si më poshtë. Një tel i hollë ari ose alumini aplikohet në kristal dhe shtypet me një shufër të nxehtë. Pas një ekspozimi të shkurtër, teli ngjitet fort në sipërfaqen e kristalit. Ngjitja ndodh për faktin se edhe në presione të ulëta specifike që veprojnë në kristalin gjysmëpërçues dhe nuk shkaktojnë shkatërrimin e tij, presioni lokal në mikroprotrusionet në sipërfaqe mund të jetë shumë i lartë. Kjo çon në deformim plastik të zgjatjeve, i cili lehtësohet nga ngrohja në një temperaturë nën temperaturën eutektike për një metal dhe gjysmëpërçues të caktuar, gjë që nuk shkakton asnjë ndryshim në strukturën kristalore. Deformimi (rrjedhja) e mikroprotrusioneve dhe mikrozgavrave çon në ngjitje të fortë dhe kontakt të besueshëm për shkak të forcave ngjitëse të van der Waals, dhe me një rritje të temperaturës midis materialeve që bashkohen, një lidhje kimike ka më shumë gjasa. Saldimi me termokompresim ka përparësitë e mëposhtme:

a) pjesët janë bashkuar pa shkrirë materialet që do të saldohen;

b) presioni specifik i aplikuar në kristal nuk çon në dëmtim mekanik të materialit gjysmëpërçues;

c) nyjet merren pa kontaminim, pasi nuk përdoren sallata dhe flukset.

Disavantazhet përfshijnë produktivitetin e ulët të procesit.

Saldimi me termokompresim mund të kryhet duke përdorur nyje prehër dhe prapanicë. Në saldimin e mbivendosur, teli elektrik i plumbit, siç u përmend, aplikohet në jastëkun e kontaktit të kristalit gjysmëpërçues dhe shtypet kundër tij me një mjet të veçantë derisa plumbi të deformohet. Aksi i telit të plumbit gjatë saldimit është paralel me rrafshin e jastëkut të kontaktit. Në saldimin me prapanicë, teli i plumbit është ngjitur në pjesën e pasme në tavolinën e kontaktit. Boshti i telit të plumbit në pikën e lidhjes është pingul me rrafshin e jastëkut.

Saldimi me prehër siguron një lidhje të fortë midis kristalit gjysmëpërçues dhe telave të plumbit të bërë nga ari, alumini, argjendi dhe metale të tjera duktile, ndërsa saldimi në prapanicë vetëm me plumba ari. Trashësia e telave të plumbit mund të jetë 15-100 mikron.

Plumbat mund të lidhen si me kristale gjysmëpërçues të pastër ashtu edhe me jastëkë kontakti të mbuluar me një shtresë ari ose alumini të spërkatur. Kur përdorni sipërfaqe të pastra kristali, rezistenca e kontaktit rritet dhe parametrat elektrikë të pajisjeve përkeqësohen.

Elementet që i nënshtrohen saldimit me termokompresim i nënshtrohen një përpunimi të caktuar teknologjik. Sipërfaqja e kristalit gjysmëpërçues, e mbuluar me një shtresë ari ose alumini, është degreased.

Teli ari pjeket në 300-600 ° C për 5-20 minuta, në varësi të mënyrës së bashkimit të pjesëve. Teli i aluminit gdhendet në një tretësirë ​​të ngopur të hidroksidit të natriumit në 80 ° C për 1-2 minuta, lahet në ujë të distiluar dhe thahet.

Parametrat kryesorë të mënyrës së saldimit me termokompresim janë presioni specifik, temperatura e ngrohjes dhe koha e saldimit.Presioni specifik zgjidhet në varësi të stresit të lejueshëm të ngjeshjes së kristalit gjysmëpërçues dhe deformimit të lejuar të materialit të plumbit që do të saldohet. Koha e saldimit zgjidhet eksperimentalisht.

ku d- diametri i telit, mikronë; b- gjerësia e bashkimit, mikron.

Presioni në mjet përcaktohet në bazë të shpërndarjes së streseve në fazën e përfundimit të deformimit:

ku A-faktori që karakterizon ndryshimin e sforcimeve në procesin e deformimit të telit; f- koeficienti i reduktuar i fërkimit, i cili karakterizon fërkimin ndërmjet veglës, telit dhe nënshtresës; - deformim relativ; - pika e rrjedhjes së materialit teli në temperaturën e deformimit; d- Diametri i telit; D- diametri i mjetit shtrëngues, zakonisht i barabartë me (2 ÷ 3) d.

Oriz. 2. Nomogram për zgjedhjen e mënyrave të saldimit me termokompresim:

a- tel ari me film alumini; b- tel alumini me film alumini

Në fig. 2 tregon nomogramet e mënyrave të saldimit me termokompresim të telave ari (a) dhe alumini (b) me jastëkë kontakti alumini. Këto nomograme ofrojnë një zgjedhje optimale të marrëdhënies midis presionit, temperaturës dhe kohës.

Saldimi me termokompresim ka mjaft varietete që mund të klasifikohen me metodën e ngrohjes, me metodën e lidhjes, me formën e mjetit. Sipas metodës së ngrohjes, saldimi me termokompresim dallohet me ngrohje të veçantë të gjilpërës, kristalit ose shpueses, si dhe me ngrohjen e njëkohshme të dy prej këtyre elementeve. Me metodën e lidhjes, saldimi me termokompresim mund të jetë prapanicë dhe mbivendosje. Sipas formës së instrumentit dallohen sqepi, pyka, kapilari dhe gjilpëra e shpendit (Fig. 14.3).

Kur saldohet me veglën e sqepit të zogut, e njëjta pajisje ushqen telin, e lidh atë në jastëkët e kontaktit të qarkut të integruar dhe e shkëput automatikisht pa e lëshuar nga sqepi. Mjeti në formë pyke shtyp fundin e telit në pjesën e poshtme, ndërsa jo i gjithë teli shtypet brenda, por vetëm pjesa qendrore e tij. Gjatë saldimit me një "mjet kapilar", teli kalohet përmes tij. Maja kapilar shërben gjithashtu si një mjet për transmetimin e presionit në tela. Kur saldohet me një "gjilpërë", fundi i plumbit të telit futet në zonën e saldimit me një mekanizëm të veçantë dhe vendoset në jastëkun e kontaktit, dhe më pas shtypet me një gjilpërë me një forcë të caktuar.

Oriz. 3. Llojet e veglave për saldim me termokompresim:

a- "Sqep zogu"; b- "pykë"; v- "kapilar"; G- "gjilpërë"

Për kryerjen e procesit të saldimit me termokompresim përdoren instalime të ndryshme, njësitë kryesore të të cilave janë: një tavolinë pune me ose pa kolonë ngrohëse, një mekanizëm për krijimin e presionit në plumbin e lidhur, një mjet pune, një mekanizëm për ushqyerje dhe tel i thyer për plumbat, një mekanizëm për ushqimin e kristaleve ose pjesëve të lidhura me to kristal; një mekanizëm për kombinimin e elementeve që do të lidhen, një sistem optik për vëzhgimin vizual të procesit të saldimit, fuqisë dhe njësive të kontrollit. Të gjitha këto njësi mund të kenë dizajne të ndryshme, por parimi i strukturës së tyre dhe natyra e punës së kryer është e njëjtë.

Pra, tavolina e punës e të gjitha instalimeve shërben për të fiksuar kutinë e kristalit ose të qarkut të integruar në një pozicion të caktuar. Në mënyrë tipike, tavolina e punës e instalimeve të termokompresimit është e lëvizshme, gjë që ju lejon të rregulloni kristale të madhësive dhe formave të ndryshme gjeometrike. Kolona e ngrohjes përdoret për të ngrohur kristalet ose strehimet në temperaturën e kërkuar dhe ju lejon ta rregulloni atë brenda intervalit 50-500 ° C me një saktësi rregullimi prej + 5 ° C. Mekanizmi për krijimin e presionit është krijuar për të shtypur daljen në zonën e kontaktit të kristalit dhe siguron rregullimin e forcës nga 0,01 në 5 N me një saktësi prej ± 5%. Mjeti i punës është një nga komponentët kryesorë të njësisë së termokompresimit. Është bërë nga lidhje të forta si VK-6M, VK-15 (për instrumentet "sqepi i shpendëve" dhe "kapilar")

ose korund sintetik (për "pykë" dhe "gjilpërë"). Dizajni i mekanizmit të furnizimit dhe daljes së telit varet nga lloji i instalimit dhe forma e mjetit të punës. Më të përhapura janë dy metodat e ndarjes; levë dhe elektromagnetike. Procesi i shkëputjes së telit të plumbit pas prodhimit të një lidhjeje termokompresioni në një çip të qarkut të integruar pa kompromentuar forcën e tij varet kryesisht nga tiparet e projektimit të mekanizmit. Mekanizmi për ushqimin e kristaleve ose pjesëve në vendin e saldimit përfaqësohet nga kapëse të zakonshme ose kaseta komplekse të montuara në tryezën e punës të instalimit. Performanca më e lartë arrihet kur përdoren kaseta me shirit metalik, mbi të cilat kutitë ose kristalet janë të orientuara paraprakisht në një plan të caktuar dhe në një pozicion të caktuar. Mekanizmi i shtrirjes zakonisht përfshin manipulues që ju lejojnë të lëvizni kristalin derisa të përafrohet me elementët që do të lidhen. Zakonisht përdoren dy lloje manipulatorësh: levë dhe pantograf. Sistemi optik i vëzhgimit përbëhet nga një mikroskop binocular ose një ekran zmadhues projektuesi. Në varësi të madhësisë së elementeve që do të lidhen, zmadhimi i sistemit optik zgjidhet nga 10 në 100 herë.

Saldim me elektrokontakt Përdoret për të lidhur plumbat metalikë me jastëkët e kontaktit të kristaleve të pajisjeve gjysmëpërçuese dhe qarqeve të integruara. Thelbi fizik i procesit të saldimit elektrokontakt konsiston në ngrohjen e elementeve që do të bashkohen në zonat lokale të aplikimit të elektrodave. Ngrohja e zonave lokale të elementeve të lidhur ndodh për shkak të rezistencës maksimale elektrike që lind në pikat e kontaktit të materialit me elektrodat kur një rrymë elektrike kalon nëpër elektroda. Parametrat kryesorë të procesit të saldimit elektrokontakt janë vlera e rrymës së saldimit, shpejtësia e rritjes së rrymës, koha e ekspozimit të rrymës ndaj elementeve të lidhur dhe forca e shtypjes së elektrodave në pjesët që do të lidhen.

Aktualisht, dy metoda të saldimit me kontakt elektrik përdoren për të lidhur plumbat me jastëkët e kontaktit të kristaleve të qarkut të integruar: me vendosje të njëanshme të dy elektrodave dhe me vendosje të njëanshme të një elektrodë të dyfishtë. Metoda e dytë ndryshon nga e para në atë që elektrodat e punës janë bërë në formën e dy elementeve që mbartin rrymë, të ndara nga një copë litari izoluese. Në momentin e shtypjes së një elektrode të tillë në plumbin e telit dhe kalimit të rrymës së elektrodës përmes sistemit të formuar, një sasi e madhe nxehtësie lirohet në pikën e kontaktit. Presioni i jashtëm në kombinim me ngrohjen e pjesëve në temperaturën e plasticitetit ose shkrirjes çon në lidhjen e tyre të fortë.

Pajisjet teknologjike për lidhjen e prizave me anë të saldimit me kontakt elektrik përfshijnë njësitë kryesore të mëposhtme: një tavolinë pune, një mekanizëm për krijimin e presionit në një elektrodë, një ushqyes teli dhe mekanizëm për prerjen e telit, një mjet pune, një mekanizëm për ushqimin e kristaleve ose kuti me kristale, një mekanizëm për rreshtimin e elementeve që do të lidhen, një proces saldimi i sistemit optik të vëzhgimit vizual, njësitë e fuqisë dhe kontrollit. Tavolina e punës përdoret për të vendosur kristale ose kuti me kristale. Mekanizmi për krijimin e presionit në elektrodë ju lejon të aplikoni forca prej 0,1-0,5 N. Parimi i funksionimit të mekanizmit të ushqimit dhe prerja e telit bazohet në lëvizjen e telit përmes vrimës kapilar dhe prerjen e tij me një thikë levë. . Forma dhe materiali i veglës së punës kanë një ndikim të madh në cilësinë dhe produktivitetin e procesit të saldimit elektrokontakt. Në mënyrë tipike, pjesa e punës e majave të elektrodave ka formën e një piramide të cunguar dhe është bërë nga materiali me forcë të lartë bazuar në shkallën e karabit të tungstenit VK-8. Mekanizmi i ushqyerjes së kristalit përfshin një grup kasetash, dhe mekanizmi i shtrirjes është një sistem manipuluesish që lejojnë që kristal të pozicionohet në pozicionin e dëshiruar. Sistemi optik i vëzhgimit vizual përbëhet nga një mikroskop ose një projektor. Njësia e furnizimit me energji dhe e kontrollit ju lejon të vendosni mënyrën e funksionimit të saldimit dhe të bëni ristrukturimin dhe rregullimin e tij kur ndryshoni llojin e kristalit dhe materialit dalës.

Saldim me ultratinguj, përdoret për lidhjen e plumbave me jastëkët e kontaktit të pajisjeve gjysmëpërçuese dhe qarqeve të integruara, ka këto përparësi: pa ngrohje të elementeve të lidhur, kohë të shkurtër saldimi, aftësi për të salduar materiale të ndryshme dhe të vështira për t'u salduar. Mungesa e ngrohjes ju lejon të merrni nyje pa shkrirë pjesët që do të saldohen. Koha e shkurtër e saldimit bën të mundur rritjen e produktivitetit të procesit të montimit.

Mekanizmi i formimit të lidhjes midis terminalit dhe jastëkut të kontaktit gjatë saldimit me ultratinguj përcaktohet nga deformimi plastik, heqja e ndotjes, vetë-përhapja dhe forcat e tensionit sipërfaqësor. Procesi i saldimit me ultratinguj karakterizohet nga tre parametra kryesorë: amplituda dhe shpeshtësia e dridhjeve tejzanor, vlera e presionit të aplikuar dhe koha e procesit të saldimit. ^ Instalimet për saldimin me ultratinguj përbëhen nga komponentët kryesorë të mëposhtëm: një tavolinë pune, një mekanizëm gjenerues presioni, një furnizim me tela H, një pajisje saldimi me ultratinguj dhe një sistem optik.

Mbyllja me kristal

Pasi kristali gjysmëpërçues të jetë orientuar dhe fiksuar në bazën e kasës dhe kapakët janë lidhur me jastëkët e tij të kontaktit, ai duhet të mbrohet nga ndikimi i mjedisit, d.m.th., rreth tij duhet të krijohet një guaskë e mbyllur dhe e fortë mekanikisht. Një guaskë e tillë mund të krijohet ose duke vendosur një kapak (tullumbace) të posaçme në bazën e kutisë, e cila mbulon kristalin gjysmëpërçues dhe duke e izoluar atë nga mjedisi i jashtëm, ose duke e mbështjellë bazën e kasës me kristalin gjysmëpërçues të vendosur mbi të. me plastikë, e cila gjithashtu ndan kristalin nga mjedisi i jashtëm.

Saldimi, saldimi elektro-kontakt dhe i ftohtë përdoren gjerësisht për lidhjen hermetike të bazës së kutisë me kapak ose cilindër (një version diskret i pajisjeve gjysmëpërçuese), dhe për vulosjen e kristalit në mbajtës, derdhjen, mbështjelljen dhe shtypjen me plastike.)

Saldim. Saldimi përdoret për të vulosur si pajisjet diskrete ashtu edhe IC-të. Ky proces ka gjetur përdorimin më të madh praktik në montimin dhe mbylljen e kutive të diodave dhe transistorëve. Elementet strukturore të kutive përfshijnë njësi dhe blloqe individuale të marra në bazë të proceseve të saldimit: metal në metal, metal në qeramikë dhe metal në qelq. Le të shqyrtojmë këto lloje të saldimit.

Saldimi i metalit me metal tashmë është konsideruar në §2. Prandaj, këtu do të ndalemi vetëm në veçoritë teknologjike që lidhen me marrjen e nyjeve të saldimit të mbyllura.

Elementet kryesore të një bashkimi saldimi për mbylljen e qarqeve të integruara janë baza e kutisë dhe mbulesa. Procesi i bashkimit të bazës së trupit me kapakun mund të kryhet ose duke përdorur një shtresë të ndërmjetme saldimi, e cila ndodhet midis bazës së trupit dhe kapakut në formën e një unaze, ose pa një shtresë lidhëse. Në rastin e dytë, skajet e bazës së trupit dhe kapakut janë para-kallajuar me saldim.

Gjatë mbylljes së diodave, tranzistorëve dhe tiristorëve, në varësi të modelit të rastit, mund të ndodhin disa nyje saldimi. Pra, me saldim, mbajtësi i kristalit lidhet me balonën dhe mbyllen terminalet e sipërme të trupit të tiristorit.

Procesi i saldimit gjatë vulosjes i nënshtrohet kërkesave për pastërtinë e pjesëve origjinale, të cilat paraprakisht i nënshtrohen pastrimit, shpëlarjes dhe tharjes. Procesi i saldimit kryhet në një mjedis vakum, inerte ose reduktues. Kur përdorni flukse, bashkimi mund të bëhet në ajër. Flukset përmirësojnë ndjeshëm njomjen dhe përhapjen e saldimit në sipërfaqet e pjesëve që do të bashkohen, dhe ky është çelësi për formimin e një bashkimi saldimi të mbyllur. Sipas rolit të luajtur, flukset ndahen në dy grupe; mbrojtëse dhe aktive. Flukset mbrojtëse mbrojnë pjesët nga oksidimi gjatë procesit të saldimit, dhe ato aktive kontribuojnë në reduktimin e oksideve të formuara gjatë procesit të saldimit. Zgjidhjet e kolofonit përdoren më shpesh si flukse mbrojtëse. Flukset aktive janë kloruri i zinkut dhe kloruri i amonit. Për saldim përdoren saldimet POS-40 dhe POS-60.

Ngjitja e qeramikës me metal... Në teknologjinë gjysmëpërçuese. si në elektrovakum, përdoren gjerësisht nyjet qeramikë-metal, të cilat sigurojnë vulosje më të besueshme të qarqeve integrale.

Saldimet që përdoren për saldimin metal-metal nuk e lagin sipërfaqen e pjesëve qeramike dhe për këtë arsye nuk bashkohen me pjesët qeramike të paketave të qarkut të integruar.

Për të marrë nyje të brumosura të qeramikës me metal, ajo është e parametalizuar. Metalizimi kryhet duke përdorur pasta që aplikohen në pjesën qeramike. Ngjitja e mirë e shtresës së metalizimit në sipërfaqen qeramike arrihet me pjekje në temperaturë të lartë. Kur piqen pastat, tretësi avullon dhe grimcat metalike lidhen fort me "sipërfaqen e pjesës qeramike. Trashësia e shtresës metalike të pjekur është zakonisht disa mikrometra. Aplikimi dhe pjekja e pastës mund të përsëritet disa herë. , ndërsa trashësia e shtresës rritet dhe cilësia e shtresës së metalizimit përmirësohet.në këtë mënyrë qeramika e metalizuar mund të saldohet me saldime konvencionale.

Një metodë e zakonshme e aplikimit të veshjeve metalike në pjesët qeramike të trupit është sinterizimi i një shtrese paste metalizimi me qeramikë në një temperaturë të lartë. Si lëndë fillestare përdoren pluhurat e molibdenit, tungstenit, reniumit, tantalit, hekurit, nikelit, manganit, kobaltit, kromit, argjendit dhe bakrit me madhësi kokrrizash prej disa mikrometrash. Për përgatitjen e pastave, këto pluhura hollohen në lidhës: aceton, amil acetat, alkool metil etj.

Brazimi i pjesëve qeramike të metalizuara me ato metalike kryhet në mënyrën e zakonshme.

Saldimi i xhamit me metal. Xhami nuk lidhet me asnjë prej metaleve të pastër, pasi sipërfaqja e pastër e metaleve nuk laget ose laget keq nga xhami i lëngshëm.

Sidoqoftë, nëse sipërfaqja e metalit është e mbuluar me një shtresë oksidi, atëherë lagështimi përmirësohet, oksidi shpërndahet pjesërisht në xhami dhe pas ftohjes mund të ndodhë një lidhje e ngushtë. Vështirësia kryesore në prodhimin e kryqëzimeve metal-xham qëndron në zgjedhjen e komponentëve të qelqit dhe metalit me vlera mjaftueshëm të afërta të koeficientëve të zgjerimit termik në të gjithë gamën nga pika e shkrirjes së qelqit deri në temperaturën minimale të funksionimit të gjysmëpërçuesit. pajisje. Edhe një ndryshim i vogël në koeficientët e zgjerimit termik mund të çojë në formimin e mikroçarjeve dhe uljes së presionit të pajisjes së përfunduar.

Për të bashkuar xhamin me metalin për të marrë vula hermetike, është e nevojshme: të zgjidhni përbërës me të njëjtin koeficient të zgjerimit termik; përdorni saldim qelqi në formën e një pezullimi me pluhur metalik; lëvizni gradualisht nga metali në xhamin bazë duke përdorur gota të ndërmjetme; për të metalizuar sipërfaqen e qelqit.

Për të marrë vula të mbyllura prej xhami në metal, përdoren tre metoda të ngrohjes së pjesëve fillestare: në një flakë djegëse gazi, duke përdorur rryma me frekuencë të lartë, në furrat e mbytjes ose silitit. Në të gjitha rastet, procesi kryhet në ajër, pasi prania e një filmi oksidi nxit procesin e saldimit.

Saldim me elektrokontakt... Ky proces përdoret gjerësisht për vulosjen e paketave gjysmëpërçuese dhe të qarkut të integruar. Ai bazohet në shkrirjen e pjesëve të caktuara të pjesëve metalike që do të bashkohen për shkak të kalimit të një rryme elektrike nëpër to. Thelbi i procesit të saldimit me elektrokontakt është që pjesëve që do të saldohen, furnizohen dy elektroda, në të cilat aplikohet një tension i caktuar. Meqenëse zona e elektrodave është shumë më e vogël se sipërfaqja e pjesëve që do të saldohen, kur një rrymë elektrike kalon nëpër të gjithë sistemin në pikën e kontaktit të pjesëve që do të saldohen "nën elektroda, një sasia e nxehtësisë lirohet.Kjo është për shkak të densitetit të lartë të rrymës në një vëllim të vogël të materialit të pjesëve që do të saldohen.Densitë e larta të rrymës ngrohin zonat e kontaktit derisa zona të caktuara të materialeve fillestare të shkrihen.

Kur rryma përfundon, temperatura e zonave të kontaktit zvogëlohet, gjë që sjell ftohjen e zonës së shkrirë dhe rikristalizimin e saj. Zona e rikristalizimit e fituar në këtë mënyrë lidh fort pjesët metalike homogjene dhe të ndryshme me njëra-tjetrën.

Forma e saldimit varet nga konfigurimi gjeometrik i elektrodave të punës. Nëse elektrodat bëhen në formën e shufrave të mprehta, atëherë saldimi rezulton të jetë vend. Nëse elektrodat janë në formën e një tubi, atëherë saldimi është në formën e një unaze. Me formën si pllakë të elektrodave, saldimi është në formën e një shiriti.

Me rëndësi të madhe për vulosjen me cilësi të lartë të trupave të pajisjeve me saldim elektrik është materiali nga i cili janë bërë elektrodat e punës. Kërkesa të shtuara i imponohen materialit të elektrodave për sa i përket përçueshmërisë termike dhe elektrike, si dhe forcës mekanike. Për të përmbushur këto kërkesa, elektrodat bëhen të kombinuara, të bëra nga dy materiale, njëri prej të cilëve ka përçueshmëri të lartë termike dhe tjetri me forcë mekanike. Elektrodat përdoren gjerësisht, baza e të cilave është prej bakri, dhe bërthama (pjesa e punës) është bërë nga një aliazh tungsten-bakër.

Së bashku me elektrodat e kombinuara, përdoren elektroda të bëra nga një metal ose aliazh homogjen. Pra, për saldimin e pjesëve të çelikut, përdoren elektroda të bakrit (M1 dhe MZ) dhe bronzit (0,4-0,8% krom, 0,2-0,6% zink, pjesa tjetër janë bakër). Për saldimin e materialeve me përçueshmëri të lartë elektrike (bakër, argjend etj.), përdoren elektroda të tungstenit dhe molibdenit.

Elektrodat duhet të ngjiten mirë me njëra-tjetrën në sipërfaqet e punës që do të saldohen. Prania e defekteve në sipërfaqet e punës të pjesëve (rreziqet, gërvishtjet, zgavrat, etj.) çon në ngrohje të pabarabartë të pjesëve që do të saldohen dhe në formimin e një saldimi që rrjedh në produktin e përfunduar. Vëmendje e veçantë duhet t'i kushtohet fiksimit të elektrodave në mbajtëset elektrike, pasi me fiksim të dobët, lind një e ashtuquajtur rezistencë kalimtare midis tyre, e cila çon në ngrohjen e vetë mbajtësve të elektrodave. Elektrodat duhet të jenë të lidhura rreptësisht me njëra-tjetrën. Mungesa e shtrirjes së elektrodave çon në defekte në saldim.

Cilësia e saldimit varet në një masë të madhe nga mënyra e zgjedhur elektrike dhe koha. Me një vlerë të vogël të rrymës së saldimit, nxehtësia e lëshuar rezulton të jetë e pamjaftueshme për të ngrohur pjesët në temperaturën e shkrirjes së metaleve që saldohen, në këtë rast fitohet e ashtuquajtura "mungesë depërtimi" e pjesëve. Me një vlerë të madhe të rrymës së saldimit, lirohet shumë nxehtësi, e cila mund të shkrijë jo vetëm vendin e saldimit, por edhe të gjithë pjesën, e cila shoqërohet me "djegien" e pjesëve dhe spërkatjen e metalit.

Koha e kalimit të rrymës së saldimit nëpër elektroda dhe pjesë ka rëndësi të madhe. Sapo të ndizet rryma e saldimit, ngrohja e pjesëve që do të saldohen fillon në pikën e kontaktit dhe vetëm shtresat sipërfaqësore të metalit arrijnë pikën e shkrirjes. Nëse fikni rrymën në këtë moment, ju merrni një saldim të brishtë. Për të marrë një saldim të fortë, duhet kohë që një bërthamë e shkrirë të formohet në të gjithë zonën lokale të pjesëve të salduara. Mbinxehja e bërthamës së metalit të shkrirë çon në rritjen e saj dhe spërkatjen e metalit. Si rezultat, mund të formohen zgavra, të cilat reduktojnë ndjeshëm forcën mekanike dhe ngushtësinë e shtresave të salduara.

Përpara kryerjes së procesit të saldimit me kontakt elektrik, të gjitha pjesët e kutive të qarkut të integruar i nënshtrohen përpunimit të plotë (larje, degresim, gravurë, pastrim, etj.).

Cilësia e saldimit kontrollohet nga inspektimi vizual dhe me anë të prerjeve tërthore të produkteve të salduara. Fokusi është në forcën mekanike dhe ngushtësinë e shtresave të salduara.

Saldim i ftohtë. Metoda e saldimit të ftohtë përdoret gjerësisht në industrinë elektronike. Në ato raste kur, kur vulosni pjesët origjinale të kutive, ngrohja e tyre është e papranueshme dhe kërkohet një pastërti e lartë e procesit, përdoret saldimi me presion të ftohtë. Për më tepër, saldimi i ftohtë siguron një vulosje të ngushtë për metalet e ndryshme më të përdorura (bakër, nikel, kovar dhe çelik).

Disavantazhet e kësaj metode përfshijnë praninë e deformimeve të konsiderueshme të pjesëve të trupit në kryqëzim, gjë që çon në një ndryshim të rëndësishëm në formën dhe dimensionet e përgjithshme të produkteve të gatshme.

Ndryshimi në diametrin e jashtëm të trupit të pajisjes varet nga trashësia e pjesëve origjinale që do të saldohen. Ndryshimi i diametrit të jashtëm të pajisjes së përfunduar pas procesit të saldimit të ftohtë

ku është trashësia e shpatullës së pjesës së sipërme para saldimit; - trashësia e fllanxhës së pjesës së poshtme para saldimit.

Me rëndësi të madhe për procesin e saldimit të ftohtë është prania e një filmi oksidi në sipërfaqen e pjesëve që do të bashkohen. Nëse ky film është plastik dhe më i butë se metali bazë, atëherë nën presion ai përhapet në të gjitha drejtimet dhe bëhet më i hollë, duke ndarë kështu sipërfaqet e pastra metalike, si rezultat i së cilës nuk ndodh saldimi. Nëse filmi i oksidit është më i brishtë dhe më i fortë se metali që mbulon, atëherë plasaritet nën presion dhe plasaritja ndodh në mënyrë të barabartë në të dyja pjesët që do të bashkohen. Ndotësit në sipërfaqen e filmit janë të paketuara në të dyja anët në një lloj qese, të shtrënguar fort në skajet. Një rritje e mëtejshme e presionit çon në përhapjen e metalit të pastër në rajonet periferike. Përhapja më e madhe ndodh në rrafshin e mesëm të shtresës së formuar, për shkak të së cilës të gjitha paketimet me papastërti janë të detyruara nga jashtë, dhe sipërfaqet e pastra metalike, duke hyrë në ndërveprime ndëratomike, ngjiten fort me njëra-tjetrën.

Kështu, brishtësia dhe ngurtësia janë cilësitë kryesore të filmit të oksidit, të cilat sigurojnë një vulosje të ngushtë. Meqenëse për shumicën e metaleve trashësia e veshjes me filma oksidi nuk kalon 10 -7 cm, pjesët e bëra nga metale të tilla janë të nikeluara ose të kromuara përpara saldimit. Filmat e nikelit dhe kromit kanë fortësi dhe brishtësi të mjaftueshme, dhe për këtë arsye përmirësojnë ndjeshëm bashkimin e salduar.

Para kryerjes së procesit të saldimit të ftohtë, të gjitha pjesët fshihen, lahen dhe thahen. Për të formuar një lidhje cilësore të dy pjesëve metalike, është e nevojshme të sigurohet deformim i mjaftueshëm, duktilitet dhe pastërti e pjesëve që do të saldohen.

Shkalla e deformimit TE për saldim të ftohtë, duhet të jetë në intervalin 75-85%:

,

ku 2H- trashësia totale e pjesëve që do të saldohen; t- trashësia e saldimit.

Forca e bashkimit të salduar

ku R- forca e thyerjes; D- diametri i gjurmës së zgjatjes së grushtit; N- trashësia e një prej pjesëve më të vogla të salduara; - qëndrueshmëria në tërheqje me vlerën më të ulët.

Për pjesët e trupit gjatë saldimit të ftohtë rekomandohen kombinimet e materialeve të mëposhtme: bakër MB-bakër MB, bakër MB-bakër M1, bakër MB-çelik 10, aliazh N29K18 (kovar)-bakër MB, kovar-bakër M1.

Presionet kritike të kërkuara për deformimin plastik dhe saldimin e ftohtë, për shembull, për një kombinim bakër-bakër, janë 1,5 * 10 9 N / m 2, për një kombinim bakri-kovar ato janë 2 * 10 9 N / m 2.

Mbyllje plastike... Mbyllja e shtrenjtë e mbulesave prej qelqi, metal-qelqi, qelqi dhe metali tani po zëvendësohet me sukses nga mbyllja plastike. ) Në disa raste, kjo rrit besueshmërinë e pajisjeve dhe IC-ve, pasi kontakti i kristalit gjysmëpërçues me mjedisin e gaztë brenda kasës eliminohet.

Mbyllja plastike lejon izolimin e besueshëm të kristalit nga ndikimet e jashtme dhe siguron forcë të lartë mekanike dhe elektrike të strukturës. Për mbylljen e IC-ve, përdoren gjerësisht plastika e bazuar në rrëshira epoksi, organosilikon dhe poliestër.

Metodat kryesore të vulosjes janë testimi i derdhjes, kapsulimit dhe presionit. Gjatë mbylljes me derdhje, përdoren forma të zbrazëta, në të cilat vendosen kristale gjysmëpërçuese me plumba të jashtëm të salduar. Plastika derdhet në kallëpe.

Kur mbyllni pajisjet me mbështjellje, merrni dy (ose më shumë) priza të bëra prej materiali kasetë ose teli, lidhni ato së bashku me një rruazë qelqi ose plastike dhe bashkoni një kristal gjysmëpërçues në njërën nga telat dhe lidhni përçuesit e kontaktit elektrik me tjetrin (tjetri ) plumbi. Asambleja e fituar në këtë mënyrë mbyllet me një mbështjellës plastik.

Mënyra më premtuese për të zgjidhur problemin e montimit dhe mbylljes së pajisjeve është mbyllja e kristaleve me elementë aktivë në një shirit metalik, e ndjekur nga vulosja me plastikë. Avantazhi i kësaj metode të vulosjes është mundësia e mekanizimit dhe automatizimit të proceseve të montimit për lloje të ndryshme të IC-ve. Elementi kryesor strukturor i strehës plastike është një shirit metalik. Për të zgjedhur profilin e një shiriti metalik, është e nevojshme të vazhdohet nga madhësia e kristaleve, karakteristikat termike të pajisjeve, mundësia e montimit të pajisjeve të përfunduara në tabelën e qarkut të printuar të qarkut elektronik, forca maksimale e këputjes. nga rasti, dhe thjeshtësia e dizajnit.

Skema teknologjike e vulosjes plastike të pajisjes përfshin fazat kryesore të teknologjisë planare. Kristalët gjysmëpërçues me elementë aktivë janë ngjitur në një shirit metalik të veshur me ar, me shkrirje eutektike të arit me silikon ose me saldim të zakonshëm. Shiriti metalik është bërë nga kovar, bakri, molibden, çeliku, nikeli.

Për të shmangur dëmtimin e pajisjeve gjysmëpërçuese gjatë instalimit, është e nevojshme të sigurohet palëvizshmëria e prizave të tyre pranë kasës. Për ta bërë këtë, përkulni kapakët në një distancë prej të paktën 3 ... 5 mm nga trupi dhe kryeni saldimin me saldimin me temperaturë të ulët POS-61 në një distancë prej të paktën 5 mm nga trupi i pajisjes, duke siguruar shpërndarje të nxehtësisë midis trupi dhe pika e saldimit. Me një distancë nga pika e saldimit në rastin prej 8 ... 10 mm ose më shumë, mund të prodhohet pa ngrohje shtesë (brenda 2 ... 3 s).

Saldimi në instalimin dhe zëvendësimi i pjesëve individuale në qarqe me pajisje gjysmëpërçuese duhet të kryhet me fikjen e energjisë me një hekur saldimi me një majë të tokëzuar. Kur ndizni transistorin në një qark me energji, së pari duhet të lidhni bazën, pastaj emetuesin dhe më pas kolektorin. Shkëputja e tranzistorit nga qarku pa hequr tensionin kryhet në rend të kundërt.

Për të siguruar funksionimin normal të pajisjeve gjysmëpërçuese me fuqi të plotë, duhet të përdoren ngrohës shtesë. Radiatorët me fins të bërë nga bakri i kuq ose alumini përdoren si zhytës të nxehtësisë, të cilët përdoren në pajisje. Gjatë projektimit të qarqeve me një gamë të gjerë të funksionimit të temperaturës, duhet të kihet parasysh se me një rritje të temperaturës, zvogëlohet jo vetëm fuqia e lejueshme e shpërndarjes së shumë llojeve të pajisjeve gjysmëpërçuese, por edhe tensionet dhe forca e lejueshme e rrymave të tranzicionit.

Funksionimi i pajisjeve gjysmëpërçuese duhet të kryhet vetëm në intervalin e temperaturave të kërkuara të funksionimit, ndërsa lagështia relative duhet të jetë deri në 98% në një temperaturë prej 40 ° C; presioni atmosferik - nga 6.7 10 2 në 3 10 5 Pa; dridhje me nxitim deri në 7.5g në diapazonin e frekuencës 10 ... 600 Hz; goditje të shumta me përshpejtim deri në 75g; nxitimi linear deri në 25 g.

Rritja ose ulja e parametrave të mësipërm ndikon negativisht në funksionimin e pajisjeve gjysmëpërçuese. Kështu, një ndryshim në diapazonin e temperaturës së funksionimit shkakton plasaritje të kristaleve gjysmëpërçuese dhe një ndryshim në karakteristikat elektrike të pajisjeve. Përveç kësaj, nën ndikimin e temperaturës së lartë, ndodh tharja dhe deformimi i veshjeve mbrojtëse, evolucioni i gazit dhe shkrirja e saldimit. Lagështia e lartë kontribuon në gërryerjen e shtëpive dhe terminaleve për shkak të elektrolizës. Presioni i ulët shkakton një ulje të tensionit të prishjes dhe një përkeqësim të transferimit të nxehtësisë. Një ndryshim në përshpejtimin e goditjeve dhe dridhjeve çon në shfaqjen e sforcimeve mekanike dhe lodhjes në elementët strukturorë, si dhe dëmtime mekanike (deri në ndarjen e plumbave), etj.

Për të mbrojtur kundër dridhjeve dhe nxitimit, struktura gjysmëpërçuese duhet të jetë e zhytur në goditje, dhe për të përmirësuar rezistencën ndaj lagështirës, ​​duhet të lyhet me një llak mbrojtës.

Instalimi elektrik i komponentëve të radios duhet të sigurojë funksionim të besueshëm të pajisjeve, instrumenteve dhe sistemeve nën ndikimet mekanike dhe klimatike të specifikuara në TU për këtë lloj pajisje radio elektronike. Prandaj, kur instaloni pajisje gjysmëpërçuese (PP), komponentë radio të qarqeve të integruara (IC) në bordet e qarkut të printuar ose shasinë e pajisjeve, duhet të respektohen kushtet e mëposhtme:

• kontakt i besueshëm i rastit të një PCB të fuqishëm me një lavaman nxehtësie (radiator) ose shasi;
• konvekcioni i nevojshëm i ajrit në radiatorë dhe elementë që lëshojnë një sasi të madhe nxehtësie;
• heqja e elementeve gjysmëpërçues nga elementët e qarkut që lëshojnë një sasi të konsiderueshme nxehtësie gjatë funksionimit;
• mbrojtja e montimit të vendosur pranë elementëve të lëvizshëm nga dëmtimet mekanike gjatë funksionimit;
• në procesin e përgatitjes dhe kryerjes së instalimit elektrik të PCB-ve dhe IC-ve, efektet mekanike dhe klimatike mbi to nuk duhet të kalojnë vlerat e specifikuara në TU;
• gjatë drejtimit, formësimit dhe prerjes së kapave të PP dhe IC, pjesa e plumbit pranë trupit duhet të fiksohet në mënyrë që forcat e përkuljes ose të tërheqjes të mos shfaqen në përcjellës. Pajisjet dhe pajisjet e formimit të plumbit duhet të jenë të tokëzuara;
• distanca nga trupi PCB ose IC deri në fillimin e lakimit të daljes duhet të jetë së paku 2 mm, dhe rrezja e lakimit me diametër të daljes deri në 0,5 mm - të paktën 0,5 mm, me një diametër 0,6-1 mm - të paktën 1 mm, me një diametër mbi 1 mm - jo më pak se 1.5 mm.

Gjatë instalimit, transportit dhe ruajtjes së PCB-ve dhe IC-ve (veçanërisht pajisjet gjysmëpërçuese me mikrovalë), është e nevojshme të sigurohet mbrojtja e tyre nga elektriciteti statik. Për këtë, të gjitha pajisjet e instalimit, veglat, pajisjet e kontrollit dhe matjes janë të bazuara në mënyrë të besueshme. Për të hequr elektricitetin statik nga trupi i një elektricisti, përdorni rrathë tokëzues dhe veshje speciale.

Për të hequr nxehtësinë, pjesa e daljes midis kutisë së PCB-së (ose IC) dhe pikës së saldimit mbërthehet me piskatore të posaçme (ftohës). Nëse temperatura e saldimit nuk kalon 533 K ± 5 K (270 ° C), dhe koha e saldimit nuk është më shumë se 3 s, saldimi i telave PP (ose IC) kryhet pa një lavaman ose bashkim grupor përdoret (nga një valë saldimi, zhytja në saldim të shkrirë, etj.) ...

Pastrimi i pllakave (ose paneleve) të qarkut të printuar nga mbetjet e fluksit pas saldimit kryhet me tretës që nuk ndikojnë në shënimin dhe materialin e kutive të PCB (ose IC).

Kur instaloni IC me priza radiale të ngurtë në vrimat e metalizuara të tabelës së qarkut të printuar, pjesa e dalë e kapave mbi sipërfaqen e tabelës në pikat e saldimit duhet të jetë 0,5-1,5 mm. Instalimi i IC-ve në këtë mënyrë kryhet pas prerjes së kapave (Fig. 55). Për të lehtësuar çmontimin, rekomandohet instalimi i IC-ve në bordet e qarkut të printuar me boshllëqe midis kutive të tyre.

Oriz. 55. Formimi i plumbave radiale të ngurtë IC:
1 - plumbat e derdhur, 2 - drejton para derdhjes

Qarqet e integruara në pako me kunja të buta planare janë instaluar në jastëkët e bordit pa vrima montimi. Në këtë rast, vendndodhja e tyre në tabelë përcaktohet nga forma e jastëkëve të kontaktit (Fig. 56).

Oriz. 56. Montimi i IC-ve me priza të sheshta (planare) në një tabelë të qarkut të printuar:
1 - jastëk kontakti me një çelës, 2 - strehim, 3 - bord, 4 - dalje

Shembuj të formimit të IC-ve me priza planare janë paraqitur në Fig. 57.

Oriz. 57. Formimi i prizave IC të sheshta (planare) kur instalohet në një tabelë pa boshllëk (i), me një hendek (b)

Instalimi dhe fiksimi i PP dhe IS, si dhe i komponentëve të montuar të radios në bordet e qarkut të printuar duhet të sigurojë akses në to dhe mundësinë e zëvendësimit të tyre. Për të ftohur IC-të, ato duhet të vendosen në bordet e qarkut të printuar, duke marrë parasysh lëvizjen e rrjedhës së ajrit përgjatë kutive të tyre.

Për instalimin elektrik të PCB-ve dhe komponentëve të radios me përmasa të vogla, ato fillimisht instalohen në pajisjet e montimit (petale, kunja, etj.) dhe kapakët fiksohen mekanikisht mbi të. Për bashkimin e bashkimit të fushës, përdoret një fluks pa acid, mbetjet e të cilit hiqen pas bashkimit.

Komponentët e radios janë ngjitur në pajisjen e montimit ose mekanikisht në terminalet e tyre, ose shtesë me një kapëse, kllapa, mbajtëse, mbushje me përbërje, mastikë, ngjitës etj. Në këtë rast, komponentët e radios janë të fiksuar në mënyrë që të mos lëvizin gjatë dridhjes dhe goditjes (dridhjes). Llojet e rekomanduara të fiksimit të komponentëve të radios (rezistenca, kondensatorët, diodat, transistorët) janë paraqitur në Fig. 58.

Oriz. 58. Instalimi i komponentëve të radios në pajisjen e montimit:
a. 1 - strehim, 2 - petal, 3 - dalje, 4 - radiator, 5 - tela, 6 - tub izolues

Mbërthimi mekanik i prizave të komponentëve të radios në pajisjet e montimit kryhet duke i përkulur ose përdredhur rreth montimeve, të ndjekura nga ngjeshja. Në këtë rast, një ndërprerje në dalje gjatë kompresimit nuk lejohet. Nëse ka një vrimë në shtyllën e kontaktit ose petalin, dalja e komponentit të radios fiksohet mekanikisht përpara se të bashkohet duke e kaluar përmes vrimës dhe duke e përkulur gjysmën ose një kthesë të plotë rreth petalit ose shtyllës, e ndjekur nga ngjeshja. Në këtë rast, prodhimi i tepërt hiqet me hapëse anësore, dhe pika e lidhjes shtrydhet me pincë.

Si rregull, metodat e instalimit të komponentëve të radios dhe fiksimit të terminaleve të tyre përcaktohen në vizatimin e montimit të produktit.

Për të zvogëluar distancën midis komponentit të radios dhe shasisë, në trupat ose telat e tyre vendosen tuba izolues me diametër të barabartë ose pak më të vogël se diametri i komponentit të radios. Në këtë rast, komponentët e radios vendosen afër njëri-tjetrit ose me shasinë. Tubat izolues, të vendosur në terminalet e komponentëve të radios, përjashtojnë mundësinë e qarqeve të shkurtra me elementë përcjellës ngjitur.

Gjatësia e prizave të montimit nga pika e saldimit deri në strehimin e komponentit të radios është dhënë në TU dhe, si rregull, përcaktohet në vizatim: për komponentët diskretë të radios, duhet të jetë së paku 8 mm, dhe për PCB-të. - të paktën 15 mm. Gjatësia e plumbit nga trupi në kthesën e komponentit të radios është gjithashtu e specifikuar në vizatim: duhet të jetë së paku 3 mm. Kapjet e komponentëve të radios janë të përkulura me një shabllon, pajisje ose mjet të veçantë. Për më tepër, rrezja e brendshme e përkuljes duhet të jetë të paktën dyfishi i diametrit ose trashësisë së daljes. Plumbat e ngurtë të komponentëve të radios (rezistenca, PEV, etj.) gjatë instalimit nuk lejohen të përkulen.

Komponentët e radios të zgjedhur gjatë konfigurimit ose rregullimit të pajisjes duhet të bashkohen pa fiksim mekanik në të gjithë gjatësinë e kapave të tyre. Pas zgjedhjes së vlerësimeve të tyre dhe rregullimit të pajisjes, përbërësit e radios duhet të bashkohen në pikat e referencës me fiksim mekanik të kapave.

Montimi dhe vulosja e mikroqarqeve dhe pajisjeve gjysmëpërçuese përfshin 3 operacione kryesore: ngjitjen e kristalit në bazën e kutisë, lidhjen e prizave dhe mbrojtjen e kristalit nga mjedisi i jashtëm. Stabiliteti i parametrave elektrikë dhe besueshmëria e produktit përfundimtar varen nga cilësia e operacioneve të montimit. përveç kësaj, zgjedhja e metodës së montimit ndikon në koston totale të produktit.

Ngjitja e kristalit në bazën e kasës

Kërkesat kryesore për lidhjen e një kristali gjysmëpërçues me bazën e paketës janë besueshmëria e lartë e lidhjes, forca mekanike dhe, në disa raste, një nivel i lartë i transferimit të nxehtësisë nga kristali në nënshtresë. Operacioni i lidhjes kryhet me saldim ose ngjitje.

Ngjitësit për montimin e kristaleve mund të ndahen përafërsisht në 2 kategori: përçues elektrik dhe dielektrikë. Ngjitësit përbëhen nga një agjent ngjitës dhe një mbushës. Për të siguruar përçueshmëri elektrike dhe termike, argjendi zakonisht shtohet në ngjitës në formën e pluhurit ose thekoneve. Për të krijuar ngjitës dielektrikë që përçojnë nxehtësinë, pluhurat qelqi ose qeramike përdoren si mbushës.

Saldimi kryhet duke përdorur lidhës qelqi përçues ose metal.

Saldimet e qelqit janë materiale të përbëra nga okside metalike. Kanë ngjitje të mirë me një gamë të gjerë qeramike, oksidesh, materialesh gjysmëpërçuese, metale dhe karakterizohen nga rezistencë e lartë ndaj korrozionit.

Saldimi me salda metalike kryhet duke përdorur pjesë të peshuara ose ndarëse të saldimit të një forme dhe madhësie të caktuar (paraforma), të vendosura midis kristalit dhe nënshtresës. Në prodhimin masiv, një pastë e specializuar saldimi përdoret për montimin e kristaleve.

Plumbat lidhës

Procesi i ngjitjes së plumbave të kristalit në bazën e kasës kryhet duke përdorur një tel, shirit ose priza të ngurtë në formën e topave ose trarëve.

Montimi i telit kryhet me saldim termokompresioni, elektrokontakt ose tejzanor duke përdorur tela / shirita ari, alumini ose bakri.

Redaktimi me valë kryhet duke përdorur teknologjinë flip-chip. Gjatë procesit të metalizimit formohen kontakte të ngurta në formën e trarëve ose topave të saldimit.

Para aplikimit të saldimit, sipërfaqja e kristalit pasivohet. Pas litografisë dhe gravurës, jastëkët e kontaktit të kristalit metalizohen shtesë. Ky operacion kryhet për të krijuar një shtresë penguese, për të parandaluar oksidimin dhe për të përmirësuar lagështimin dhe ngjitjen. Pas kësaj, formohen përfundimet.

Trarët ose topat e saldimit formohen nga depozitimi elektrolitik ose me vakum, duke u mbushur me mikrosfera të gatshme ose me printim në ekran. Kristali me plumbat e formuar kthehet dhe montohet në një nënshtresë.

Mbrojtja e kristalit nga mjedisi i jashtëm

Karakteristikat e një pajisjeje gjysmëpërçuese përcaktohen kryesisht nga gjendja e sipërfaqes së saj. Mjedisi i jashtëm ka një efekt të rëndësishëm në cilësinë e sipërfaqes dhe, në përputhje me rrethanat, në stabilitetin e parametrave të pajisjes. ky efekt ndryshon gjatë funksionimit, prandaj është shumë e rëndësishme të mbroni sipërfaqen e pajisjes për të rritur besueshmërinë dhe jetëgjatësinë e saj.

Mbrojtja e një kristali gjysmëpërçues nga mjedisi i jashtëm kryhet në fazën përfundimtare të montimit të mikroqarqeve dhe pajisjeve gjysmëpërçuese.

Vulosja mund të kryhet duke përdorur një strehim ose në një dizajn me kornizë të hapur.

Mbyllja e trupit kryhet duke bashkuar mbulesën e trupit në bazën e tij me saldim ose saldim. Mbështjelljet metalike, metal-xham dhe qeramike sigurojnë izolim të ngushtë me vakum.

Mbulesa, në varësi të llojit të strehimit, mund të ngjitet duke përdorur saldime xhami, saldime metalike ose ngjitur me ngjitës. Secili prej këtyre materialeve ka avantazhet e veta dhe zgjidhet në varësi të detyrave që do të zgjidhen.

Për mbrojtjen e pa ambalazhuar të kristaleve gjysmëpërçues nga ndikimet e jashtme, përdoren plastika dhe komponime të posaçme vazo, të cilat mund të jenë të buta ose të forta pas polimerizimit, në varësi të detyrave dhe materialeve të përdorura.

Industria moderne ofron dy mundësi për mbushjen e kristaleve me komponime të lëngshme:

1. Mbushje me përbërje me viskozitet mesatar (glob-top, Blob-top)
2. Krijimi i një kornize nga një përbërje me viskozitet të lartë dhe mbushja e kristalit me një përbërje me viskozitet të ulët (Dam-and-Fill).

Avantazhi kryesor i përbërjeve të lëngshme ndaj metodave të tjera të vulosjes së kristaleve është fleksibiliteti i sistemit të shpërndarjes, i cili lejon përdorimin e të njëjtave materiale dhe pajisje për lloje dhe madhësi të ndryshme kristalesh.

Ngjitësit polimer dallohen nga lloji i lidhësit dhe lloji i materialit mbushës.

Materiali lidhës

Polimerët organikë të përdorur si ngjitës mund të ndahen në dy kategori kryesore: termoset dhe termoplastikë. Ato janë të gjitha materiale organike, por

ndryshojnë dukshëm në vetitë kimike dhe fizike.

Në termoset, kur nxehen, zinxhirët polimer lidhen në mënyrë të pakthyeshme në një strukturë rrjeti të ngurtë tre-dimensionale. Lidhjet që rezultojnë bëjnë të mundur marrjen e një aftësie të lartë ngjitëse të materialit, por në të njëjtën kohë ruajtja është e kufizuar.

Nuk ka kurim në polimerët termoplastikë. Ata ruajnë aftësinë për t'u zbutur dhe shkrirë kur nxehen, duke krijuar lidhje të forta elastike. Kjo veti lejon përdorimin e termoplastikës në aplikime ku kërkohet mirëmbajtje. Kapaciteti ngjitës i plastikës termoplastike është më i ulët se ai i plastikës termofikse, por në shumicën e rasteve është mjaft i mjaftueshëm.

Lloji i tretë i lidhësit është një përzierje e termoplastikës dhe termoseteve, e cila kombinohet

avantazhet e dy llojeve të materialeve. Përbërja e tyre polimer është një rrjet ndërdepërtues i strukturave termoplastike dhe termoplastike, gjë që bën të mundur përdorimin e tyre për të krijuar nyje të riparueshme me rezistencë të lartë në temperatura relativisht të ulëta (150 ° C - 200 ° C).

Secili sistem ka avantazhet dhe disavantazhet e veta. Një nga kufizimet në përdorimin e pastave termoplastike është heqja e ngadaltë e tretësit gjatë procesit të rikthimit. Më parë, për të lidhur komponentët duke përdorur materiale termoplastike, ishte e nevojshme të kryhej procesi i aplikimit të një paste (vëzhgimi i rrafshësisë), tharja për të hequr tretësin dhe vetëm atëherë instalimi i kristalit në nënshtresë. Ky proces eliminoi formimin e zbrazëtirave në ngjitës, por rriti koston dhe vështirësoi përdorimin e kësaj teknologjie në prodhimin masiv.

Pasta moderne termoplastike janë të afta për avullim shumë të shpejtë të tretësit. Kjo veti lejon që ato të aplikohen me metodën e shpërndarjes duke përdorur pajisje standarde dhe të vendosin kristalin në pastën ende të pa tharë. Kjo pasohet nga një hap i shpejtë i ngrohjes me temperaturë të ulët, gjatë të cilit tretësi hiqet dhe pas rrjedhjes së re, krijohen lidhje ngjitëse.

Për një kohë të gjatë, kishte vështirësi me krijimin e ngjitësve me përçueshmëri të lartë termike të bazuara në termoplastikë dhe termoset. Këto polimere nuk lejonin një rritje të përmbajtjes së mbushësit që përçonte nxehtësinë në paste, pasi kërkohej një nivel i lartë lidhësi (60-75%) për ngjitje të mirë. Për krahasim: në materialet inorganike, përqindja e lidhësit mund të reduktohet në 15-20%. Ngjitësit modernë të polimerit (Diemat DM4130, DM4030, DM6030) janë pa këtë pengesë, dhe përmbajtja e mbushësit që përcjell nxehtësi arrin 80-90%.

Mbushës

Lloji, forma, madhësia dhe sasia e mbushësit luajnë një rol të madh në krijimin e një ngjitësi që përçon nxehtësinë. Argjendi (Ag) përdoret si mbushës si material kimikisht rezistent me koeficientin më të lartë të përçueshmërisë termike. Pasta moderne përmbajnë

argjendi në formë pluhuri (mikrosfera) dhe thekon (thekon). Përbërja e saktë, numri dhe madhësia e grimcave zgjidhen eksperimentalisht nga secili prodhues dhe në një masë të madhe përcaktojnë vetitë termike, përçuese elektrike dhe ngjitëse të materialeve. Në detyrat ku kërkohet një dielektrik me veti përçuese të nxehtësisë, pluhuri qeramik përdoret si mbushës.

Kur zgjidhni një ngjitës elektrik përçues, duhet të merren parasysh faktorët e mëposhtëm:

• Nxehtësia dhe përçueshmëria elektrike e ngjitësit ose saldimit të përdorur
• Temperaturat e lejuara të instalimit të procesit
• Temperaturat e operacioneve teknologjike të mëvonshme
• Forca mekanike e lidhjes
• Automatizimi i procesit të instalimit
• Mirëmbajtja
• Kostoja e instalimit

Përveç kësaj, kur zgjidhni një ngjitës për instalim, duhet t'i kushtoni vëmendje modulit elastik të polimerit, sipërfaqes dhe ndryshimit në CTE të përbërësve që do të bashkohen, si dhe trashësisë së tegelit ngjitës. Sa më i ulët të jetë moduli i elasticitetit (sa më i butë të jetë materiali), aq më të mëdha janë sipërfaqet e përbërësve dhe aq më i madh është ndryshimi në CTE të përbërësve që do të bashkohen dhe aq më e hollë është linja e ngjitësit. Vlera e lartë e modulit të elasticitetit sjell një kufizim në trashësinë minimale të linjës së ngjitësit dhe dimensionet e përbërësve që do të bashkohen për shkak të mundësisë së sforcimeve të larta termomekanike.

Kur vendosni për përdorimin e ngjitësve polimer, është e nevojshme të merren parasysh disa nga veçoritë teknologjike të këtyre materialeve dhe përbërësit që do të bashkohen, përkatësisht:

• gjatësia e kristalit (ose përbërësit). përcakton sasinë e stresit në vijën e ngjitësit pasi sistemi të jetë ftohur. Gjatë saldimit, kristali dhe nënshtresa zgjerohen në përputhje me CTE-në e tyre. Për kristale të mëdha, duhet të përdoren ngjitës të butë (moduli të ulët) ose materiale kristal/substrati të përputhur me CTE. Nëse diferenca e CTE është shumë e madhe për një madhësi të caktuar të mbulesës, lidhja mund të prishet, duke shkaktuar që mbulesa të shkëputet nga nënshtresa. Për çdo lloj paste, prodhuesi, si rregull, jep rekomandime për dimensionet maksimale të kristalit për vlera të caktuara të ndryshimit në CTE të kristalit / nënshtresës;

• gjerësia e mbulesës (ose komponentët që do të lidhen) përcakton distancën që tretësi që përmban ngjitësi kalon përpara se të largohet nga vija e ngjitësit. Prandaj, për heqjen e saktë të tretësit duhet të merret parasysh edhe madhësia e kristalit;

• metalizimi i kristalit dhe nënshtresës (ose përbërësve që do të lidhen) opsionale. Ngjitësit polimer në përgjithësi ngjiten mirë në shumë sipërfaqe jo të metalizuara. Sipërfaqet duhet të jenë pa ndotje organike;

• trashësia e vijës së ngjitësit. Për të gjithë ngjitësit që përmbajnë mbushës me nxehtësi dhe përçues elektrik, ka një kufizim në trashësinë minimale të vijës së ngjitësit dx (shih ilustrimin). Një shtresë që është shumë e hollë nuk do të ketë mjaftueshëm agjent lidhës për të mbuluar të gjithë mbushësin dhe për të formuar lidhje me sipërfaqet që do të bashkohen. Përveç kësaj, për materialet me një modul të lartë elasticiteti, trashësia e tegelit mund të kufizohet nga CTE të ndryshme për materialet që do të bashkohen. Në mënyrë tipike, për ngjitësit me një modul të ulët elastik, trashësia minimale e rekomanduar e lidhjes është 20-50 µm, për ngjitësit me një modul të lartë elasticiteti, 50-100 µm;

• jetëgjatësia e ngjitësit përpara instalimit të komponentit. Pasi të jetë aplikuar ngjitësi, tretësi nga pasta do të avullojë gradualisht. Nëse ngjitësi thahet, atëherë nuk ndodh njomja dhe ngjitja e materialeve që do të bashkohen. Për komponentët e vegjël, ku raporti i sipërfaqes ndaj vëllimit të ngjitësit të aplikuar është i lartë, tretësi avullon shpejt dhe koha nga aplikimi në instalimin e komponentit duhet të minimizohet. Si rregull, jeta e tenxhere para instalimit të komponentëve për ngjitës të ndryshëm varion nga dhjetëra minuta në disa orë;

• jetëgjatësia në tenxhere përpara forcimit termik të ngjitësit llogaritet që nga momenti i instalimit të komponentit deri në vendosjen e të gjithë sistemit në furrë. Me një vonesë të gjatë, mund të ndodhë delamination dhe përhapja e ngjitësit, gjë që ndikon negativisht në ngjitjen dhe përçueshmërinë termike të materialit. Sa më i vogël të jetë përbërësi dhe sasia e ngjitësit të aplikuar, aq më shpejt mund të thahet. Jetëgjatësia në tenxhere përpara forcimit termik të ngjitësit mund të ndryshojë nga dhjetëra minuta në disa orë.

Përzgjedhja e telit, shiritave

Besueshmëria e lidhjes së telit / shiritit varet shumë nga zgjedhja e saktë e telit / shiritit. Faktorët kryesorë që përcaktojnë kushtet për përdorimin e një lloji të veçantë teli janë:

Lloji i guaskës... Rrethimet e mbyllura përdorin vetëm tela alumini ose bakri, pasi ari dhe alumini formojnë përbërje të brishtë ndërmetalike në temperatura të larta mbylljeje. Megjithatë, për mbylljet që rrjedhin, përdoret vetëm tela / shirit ari, pasi ky lloj mbylljeje nuk siguron izolim të plotë të lagështirës, ​​gjë që çon në korrozionin e telave të aluminit dhe bakrit.

Madhësitë e telit / shiritit(diametri, gjerësia, trashësia) kërkohen përçues më të hollë për qarqet me jastëkë të vegjël. Nga ana tjetër, sa më e lartë të jetë rryma që kalon përmes lidhjes, aq më i madh duhet të sigurohet seksioni kryq i përcjellësve.

Forca në tërheqje... Teli / shiritat janë të ekspozuar ndaj stresit të jashtëm mekanik gjatë fazave të mëvonshme dhe gjatë funksionimit, prandaj, sa më e lartë të jetë forca në tërheqje, aq më mirë.

Zgjerim relativ... Një karakteristikë e rëndësishme kur zgjidhni një tel. Vlerat shumë të larta të zgjatjes relative ndërlikojnë kontrollin e formimit të lakut kur krijoni një lidhje teli.

Zgjedhja e një metode të mbrojtjes së kristalit

Vulosja e mikroqarqeve mund të kryhet duke përdorur një kasë ose në një dizajn me kornizë të hapur.

Kur zgjidhni teknologjinë dhe materialet që do të përdoren në fazën e vulosjes, duhet të merren parasysh faktorët e mëposhtëm:

• Niveli i kërkuar i ngushtësisë së mbylljes
• Temperaturat e lejuara të vulosjes teknologjike
• Temperaturat e funksionimit të mikroqarkut
• Prania e metalizimit të sipërfaqeve që do të bashkohen
• Mundësia e përdorimit të fluksit dhe atmosferës speciale të montimit
• Automatizimi i procesit të vulosjes
• Kostoja e operacionit të vulosjes

Artikulli ofron një përmbledhje të teknologjive dhe materialeve të përdorura për të formuar parakolpët në vaferat gjysmëpërçuese në prodhimin e mikroqarqeve.