Автоматизация монтажа кристаллов

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

Монтаж кристаллов с приложением вибраций с амплитудой 0,5-1,0 мкм в плоскости основания позволяет обеспечить равномерное растекание припоя и до минимума свести дефекты в паяном соединении в виде пустот [5]. В крупносерийном производстве для присоединения кристаллов к корпусам полупроводниковых приборов вибрационной пайкой эффективен автомат ЭМ-4085-14М фирмы «ПЛАНАР» (Беларусь) (рис. 2), в состав которого входят микропроцессорный контроллер, оптико-телевизионная система распознавания кристаллов,

линейный шаговый двигатель перемещения кристаллов, двухкоординатный стол сварочной головки и магазинный механизм автоматической подачи корпусов [6]. Производительность автомата для пайки кристаллов размером от 1×1 до 5×5 мм составляет 2000, для посадки на клей — 3500 и на стекло-припой — 600 кристаллов в час.

Рис. 1. Схема монтажа кристалла: 1 — кристаллодержатель; 2 — припой; 3 — кристалл

Автоматизированный процесс монтажа кристаллов на припой на автомате модели ЭМ-4085-14М обладает рядом особенностей, что позволяет осуществлять монтаж на выводные рамки из медного сплава, покрытого никелем. Нагреватель в автомате туннельного типа содержит 12 зон контролируемого и регулируемого нагрева до 450 °С, блок формирования защитно-восстановительной атмосферы смешивает поступающие газы Н2 и Ν2 в смесь 10:90 (формир-газ) для активирующего воздействия на процесс монтажа кристаллов.

Рис. 2. Автомат присоединения кристаллов ЭМ-4085-14М

Нанесение дозы расплавленного припоя в зону монтажа кристалла осуществляется проволочным дозатором автоматически, при этом программируется не только скорость вращения центрального распределительного вала, но также скорость движения вакуумного захвата и скорость съема кристаллов.

Исследовался процесс монтажа высоковольтных мощных транзисторов типа КТ872 (Uкб = 1500 В) с размером кристаллов 5,0×5,0x0,34 мм, содержащими на непланар-ной стороне систему металлизации Ti-Ni-Ag. Присоединение кристаллов на выводную рамку из медного сплава CuSn-0,15, покрытую слоем никеля толщиной 3+6 мкм, осуществлялось на припой SnAgSn на автомате ЭМ4085-14М, где обеспечивалось активное движение кристалла в процессе пайки по программируемой траектории.

В качестве припоя использовался проволочный припой диам. 1 -0,07 мм марки ПСрОСу, намотанный на пластмассовую катушку, закрепленную в дозаторе. Подача припоя в зону лужения осуществлялась линейным шаговым двигателем (ЛШД), на который поступают управляющие импульсы, количество которых предварительно программируется.

Заранее были определены условия эффективного отрыва капли припоя в зоне лужения кристаллодержателя. Оптимальный диапазон температур дозирования составил 370-390 °С. При расчете дозы припоя учитывалось, что минимальная толщина припоя под кристаллом должна быть на уровне 25-30 мкм. В процессе вибрационной пайки часть припоя выдавливается за пределы кристалла, что составляет порядка 30% от полезного объема припоя, тогда общий объем припоя при дозировке должен быть примерно равен:

где Vk — объем капли припоя, Vп — потери припоя.

При подаче одиночного импульса на дозатор ЛШД перемещает проволоку припоя в активную зону на расстояние К, равное примерно 8 мкм, поэтому доза припоя, задаваемая количеством импульсов на ЛШД, составляет:

где L — расстояние, на которое необходимо переместить проволоку припоя:

где VΣ — объем припоя, S — сечение проволоки припоя.

Для исследования выбран диапазон дозирования припоя в пределах 120+225 имп., а температура монтажа кристаллов — на 20+30 °С выше температуры дозирования капель припоя, Тм = 380+30 = 410 °С.

В процессе присоединения кристаллов параметры вибрации — амплитуда и траектория принудительного движения кристаллов — программировались. После пайки проводился контроль толщины паяного соединения индикатором часового типа. Измерялись толщины исходного кристалла (размер В) и общая толщина кристалла и припоя (размер А), после чего определялась толщина паяного соединения dm = А-В.

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров