ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МИКРОСВАРКИ Российский патент 2004 года по МПК B23K20/10 

Изобретение относится к сварке полупроводниковых изделий и может быть использовано для присоединения внутренних выводов в производстве мощных полупроводниковых приборов.

Существуют различные конструкции микросварочных инструментов для сварки внутренних выводов в технологии производства полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известен инструмент для микросварки [1]. На инструменте вход и выход капиллярного отверстия расположены на противоположных боковых сторонах, а формовочный паз выполнен сквозным до пересечения с указанным капиллярным отверстием для подачи присоединяемого вывода.

Недостатком данной конструкции инструмента для микросварки является то, что наибольшее удельное давление на привариваемый вывод приходится на боковые поверхности вывода, что ослабляет прочность сварного соединения в центральной зоне.

Известен также инструмент для микросварки [2], на рабочей поверхности которого со стороны направляющего капилляра выполнено углубление в направлении, перпендикулярном продольной канавке с глубиной, равной (0,4-0,5) d, и с длиной, равной (0,5-0,55) d, где d - диаметр направляющего капилляра.

Основным недостатком данного инструмента является то, что формируемые сварные соединения имеют неравномерную толщину в зоне контакта привариваемого вывода с контактной площадкой кристалла.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому изобретению является инструмент для присоединения внутренних выводов полупроводниковых приборов и интегральных схем [3]. Данная конструкция инструмента имеет продольную канавку на рабочей площадке, а боковое капиллярное отверстие выполнено овальным с длиной большей оси овала (2-3) d, а меньшей оси овала (1,2-1,4) d, где d - диаметр привариваемой проволоки.

Недостатками данной конструкции инструмента для микросварки являются непригодность их для сварки ленточных выводов, используемых в производстве мощных полупроводниковых приборов; большая деформация привариваемого проволочного вывода в зоне сварки (до 1,5-2 d при ультразвуковой сварке и до 2,5-3 d при термокомпрессионной сварке, где d - диаметр привариваемого вывода); неравномерность прочности сварного соединения по всей площади взаимодействия вывода с контактной площадкой кристалла или корпуса (наибольшая прочность характерна для центральной зоны).

Изобретение направлено на повышение качества микросварных соединений ленточных выводов к контактным площадкам мощных полупроводниковых приборов. Это достигается тем, что для сварки вывода, имеющего форму ленты, боковое отверстие выполнено прямоугольным, а продольная канавка на рабочей площадке имеет высоту до 0,8а и ширину до 1,2б, где а - толщина, а б - ширина привариваемого вывода.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых схематически изображены:
на фиг.1 и 2 показан инструмент в двух проекциях;
на фиг.3 - узел I на фиг.2;
Инструмент для микросварки (фиг. 1) представляет собой цилиндрический стержень 1 с боковым отверстием 2 прямоугольной формы, на конусном торце которого имеется рабочая площадка 3 (фиг.2) с продольной канавкой 4 (фиг.3) высотой до 0,8а и шириной до 1,2б, где а - толщина, а б - ширина привариваемого вывода.

Ширина канавки на рабочей площадке инструмента, составляющая до 1,2 ширины привариваемого вывода, обеспечивает центрирование вывода относительной контактной площадки при сварке.

Оксидная пленка на поверхности вывода при сварке разрушается за счет пластической деформации.

Высота канавки, составляющая до 0,8 толщины вывода, обеспечивает необходимую деформацию вывода при сварке и исключает контактирование выступов инструмента с контактной площадкой.

Боковое отверстие для подачи привариваемого вывода, выполненное в виде прямоугольника, обеспечивает перемещение вывода в зону сварки.

Инструмент работает следующим образом.

Привариваемая лента толщиной "а" и шириной "б" пропускается через боковое отверстие 2 инструмента таким образом, что конец ее располагается в пазу 4 рабочей площадки 3 и совмещается с контактной площадкой на кристалле. После сварки на кристалле инструмент перемещается вверх к сварке на корпусе.

При этом вывод протаскивается через боковое отверстие 2, деформируясь и образуя петлю. При небольшом превышении размеров отверстия 2 относительно размеров вывода происходит надрыв сварного соединения на кристалле. При значительном превышении надрывы исключаются, но ухудшается точность совмещения вывода относительно рабочей площадки инструмента и места сварки на корпусе.

Выполнение бокового отверстия в форме прямоугольника с оптимальными размерами улучшает прохождение привариваемого вывода через отверстие, исключает надрывы сварного соединения при подъеме инструмента вверх после образования сварного соединения на кристалле и повышает точность подачи вывода под рабочую площадку инструмента и к месту сварки на корпусе.

При сварке на кристалле или корпусе инструмент, имеющий продольную канавку на рабочей площадке высотой до 0,8а и шириной до 1,2б, где а - толщина, а б - ширина привариваемого вывода, обеспечивает центрирование вывода относительно контактной площадки и минимальную его деформацию, а также исключает контактирование выступов инструмента с контактной площадкой при сварке.

Данная форма продольной канавки на рабочей площадке инструмента обеспечивает равномерную прочность сварного соединения по всей площади взаимодействия вывода с контактной площадкой кристалла или корпуса.

Таким образом, использование предлагаемого инструмента для микросварки по сравнению с существующими конструкциями имеет следующие преимущества:
1) обеспечивает возможность сварки ленточных выводов;
2) способствует минимальной деформации привариваемого вывода в зоне сварки;
3) обеспечивает равномерную прочность сварного соединения по всей площади взаимодействия вывода с контактной площадкой кристалла или корпуса;
4) исключает контактирование выступов инструмента с контактной площадкой при сварке.

Источники информации
1. А. с. СССР 513810, М. Кл² В 23 К 19/00. Инструмент для микросварки / А.К. Соколов, А.Х. Давыдов (СССР). - Опубл. в Б.И., 1976, 18. - 2 с.: ил.

2. А.с. RU 2022740, В 23 К 20/10. Инструмент для микросварки / Г.В. Ананич, И.Б. Петухов, И.П. Яковлев (BY). - Опубл. в Б.И., 1994, 21. - 3 с.: ил.

3. А.с. СССР 961901, М. Кл.³ В 23 К 20/10, Н 01 L 21/00. Инструмент для присоединения внутренних выводов полупроводниковых приборов и интегральных схем / А. И. Колычев, М.П. Щепин (СССР).- Опубл. в Б.И., 1982, 36. - 2 с.: ил.

Изобретение может быть использовано для присоединения внутренних выводов в производстве мощных полупроводниковых приборов. Инструмент содержит стержень с прямоугольным боковым отверстием для подачи привариваемого вывода. Стержень имеет рабочую площадку с продольной канавкой. Продольная канавка имеет высоту до 0,8а и ширину до 1,2б, где а - толщина, а б - ширина привариваемого вывода. Способ позволяет повысить качество микросварных соединений ленточных выводов за счет минимальной деформации привариваемого вывода и равномерной прочности соединения по всей площади взаимодействия вывода с контактной площадкой кристалла или корпуса. 3 ил.

Инструмент для микросварки полупроводниковых изделий, содержащий стержень, выполненный с боковым отверстием для подачи привариваемого вывода, имеющий рабочую площадку с продольной канавкой, отличающийся тем, что боковое отверстие выполнено прямоугольным, а продольная канавка на рабочей площадке имеет высоту до 0,8а и ширину до 1,2б, где а - толщина, а б - ширина привариваемого вывода.