Методы сварки и пайки микроэлектронных схем

Наиболее специфическими особенностями при сое­динении элементов в микроэлектронных схемах являют­ся: малые толщины проводников (10—200 мкм) и пле­нок (0,05—1,0 мкм); разнообразие соединяемых матери­алов; высокое качество соединений; высокая произво­дительность монтажа.

Метод соединения в микроэлектронных схемах дол­жен удовлетворять следующим требованиям: 1) проч­ность соединения должна быть не ниже прочности сое­диняемых элементов; 2) соединение должно иметь ми­нимальное омическое сопротивление; 3) основные пара­метры процесса соединения (температура нагрева, удельное давление и длительность выдержки) должны быть минимально возможными с тем, чтобы не повреж­дать элементы схемы; 4) возможность соединения разнообразных сочетаний материалов и типоразмеров (на­пример, проволоки или ленты с тонкими пленками на хрупких диэлектрических подложках); 5) после процес­са соединения не должно оставаться материалов, вызы­вающих коррозию; 6) качество соединения должно кон­тролироваться простыми и надежными методами.

Из известных методов сварки и пайки при произ­водстве микроэлектронных схем применяются: контакт­ная точечная, ультразвуковая, электроннолучевая свар­ка и сварка лазерным излучением, пайка электропаяль­ником, сопротивлением и пайка погружением в расплав­ленный припой.

            
Специально для соединения микроэлектронных схем разработано и применяется большое количество спосо­бов сварки и пайки: терма компрессия, сварка давлением.

с косвенным импульсным нагревом, сварка давлени­ем с образованием эвтектики, ультразвуковая сварка с косвенным импульсным нагревом, односторонняя контактная сварка сдвоенным электродом (с параллель­ным зазором), пайка импульсно нагреваемым инстру­ментом, пайка горячим воздухом или газом, пайка вол­ной припоя, пайка струёй припоя, селективная пайка, оптический метод пайки, соединение с помощью галлиевых сплавов, сварка путем нанесения покрытий и др.

В микроэлектронике наблюдается непрерывный про­цесс вытеснения пайки сваркой. Это в первую очередь относится к производству интегральных и гибридных тонкопленочных схем. Монтаж на печатные платы и производство модульных конструкций еще в значитель­ной степени выполняются способами пайки.

При производстве полупроводниковых приборов, по­лученных способом планарной технологии, для присое­динения гибких выводов к контактным площадкам наи­большее распространение получил термокомпрессион­ный способ соединения. Однако за последнее время на­чалось применение ультразвуковой сварки (и ее разно­видностей) и контактной сварки сдвоенным электродом.

В гибридных схемах при монтаже навесных элемен­тов с проволочными и плоскими выводами на подложку с тонкопленочными контактными площадками наиболее широко применяется сварка сдвоенным электродом или давлением с косвенным импульсным нагревом и пайка импульсно нагреваемым инструментом, а при монтаже на печатные платы—пайка погружением, импульсная пайка сдвоенным электродом. Кроме того, для монтажа на печатные платы начинают применяться контактная и лазерная сварка.

При монтаже микромодульных конструкций с успе­хом применяется кроме пайки и контактная сварка, а для некоторых типов модулей и электроннолучевая сварка.

При отработке режимов сварки и пайки необходимо учитывать:

сочетания свариваемых материалов, их форму и толщину;

требования к свойствам и качеству соединений;

технологические возможности применяемого обо­рудования.

Просмотров - 3275.