Устройство для управления процессом пайки полупроводниковых кристаллов Советский патент 1989 года по МПК B23K3/00 B23K1/12 

1

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано в установках, предназначенных для сборки полупроводниковых приборов.

Цель изобретения - повьш1ение производительности оборудования и качества пайки за счет увеличения достоверности регистрации момента завершения пайки.

На фиг. 1 Представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие принцип действия устройства.

Устройство содержит генератор 1 тока, контактное устройство 2, аналоговый дифференциатор 3, устройство 4 выборзки-хранения, пиковьп1 детектор

10

5

5, делитель 6, компаратор 7 и блок 8 управления. Блок 8 управления состоит из задающего генератора 9, генератора 10 сдвинутых импульсов, ключа 11, RS-триггера 12 и индикаторного узла 13.

Устройство работает следующим образом.

При переключении триггера 12 в состояние 1, происходящем при подаче на его S - вход сигнала Пуск, ключ 11 замыкается и на вход генератора 1 тока поступают импульсы управления, генерируемые генератором 9 (диаграмма 14, фиг. 2). С выхода генератора 1 тока через контактное устройство 2 импульсы: нагревающего тока поступают

F

01

qD

Од

10

t5

20

25

на припаиваемый кристалл. В промежутках между импульсами нагревающего тока на припаиваемый кристалл подается- с выхода генератора 1 тока измеритель с ный ток (15, фиг. 2). Под воздействием импульсов нагревающего тока температура припаиваемого кристалла увеличивается, что приводит к уменьшению прямого падения напряжения на . контактном устройстве 2 (р-п-перехо- де, 16 на фиг. 2). В интервалах между импульсами нагревающего тока припаиваемый кристалл охлажр,ается, причем скорость его охлаждения определяется тепловой постоянной системы кристалл- припрй-основание и тепловой постоянной системы основание - окружающая среда. Напряжение на выходе аналогового дифференциатора 3 пропорционально скорости изменения прямого падения напряжения на р-п-переходе припаиваемого кристалла и, следовательно, скорости изменения его темпе- I

ратуры (17, фиг. 2). В процессе нагрева кристалла, при достижении температуры плавления припоя и под действием сжатия, тепловое сопротивление системы кристалл-припой-основание уменьшается. Это приводит к уменьшению разности температур между кристаллом и прилегаЕощим местом основания и уменьшению тепловой постоянной системы кристалл-припой-основание. По этим причинам скорость охлаждения кристалла в промежутках между импульсами нагревающего тока снижается. В свою очередь, это приводит к уменьшению напряжения на выходе аналогового дифференциатора 3 и устройства 4 вы- борки-хранения. На j)Hr. 2 приведены графики управляющего напряжения, подаваемого на управл яющий вход устройства 4 хранения-выборки (диаграмма 18) и напряжения на его выходе (диаграмма 19). Позицией 20 на фиг. 2 показано напряжение на выходе пикового детектора 5. При снижении напряжения на выходе устройства 4 выборки- хранения на величину, определяемую коэффициентом передачи делителя 6, срабатывает компаратор 7. Сигнал с его выхода поступает уа R-вход триггера 12 и переводит его в состояние О, соответствующее завершению про-

цесса пайки. -При этом отключение ключа 11 прекращает подачу управляющих импульсов 14 на вход генератора 1

30

35

40

45

50

тока, а индикаторный узел 13 фиксирует завершение процесса пайки.

Устройство может быть использовано совместно с дополнительным источником нагрева зоны пайки (горячим газом, нагретым инструментом и т.д.)

Длительность паузы между импульсами нагревающего тока и задержку импульса управления устройством выборки-хранения целесообразно выбирать в пределах, определяемых диапазоном изменения тепловой постоянной времени кристалл-основание в процессе припайки кристалла.

Длительность импульсов нагревающего тока целесообразно выбирать большей, чем максимальное значение тепловой постоянной кристалл-основание, но меньшей, чем тепловая постоянная основание - окружающая среда.

Выбор амплитуды импульсов нагревающего тока определяется максимально допустимым для данной полупроводниковой структуры значением тока и помехозащищенностью устройства.

Для припайки кристаллов на трэвер- зы в диодных мостах 2Д 906 оптимальная длительность импульсов нагревающего тока составляет 20 мс,длительность паузы 5 мс, амплитуда импульсов нагревающего тока 2А, измерительный ток 10-50 мА. Выбор коэффициента деления делителя определяется диапазоном изменения теплового сопротивления кристалл-основание в процессе припайки.

Использование устройства в составе установки для пайки диодных кристаллов на основании (траверзы) с контролем сопротивления контактного перехода обеспечивает надежную регистрацию момента завершения пайки, повьш1ения производительности процесса пайки, надежности паяных соединений и увеличение процента выхода годных напаянных кристаллов за счет исключения риска их перегрева в процессе пайки.

Формула изо б

Р е т е н и я

Устройство для управления процессом пайки полупроводниковьк кристаллов, содержащее генератор тока, выход которого соединен с контактирующим узлом, и блок управления с индикаторным узлом, отличающееся

тем, что, с целью повышения производительности оборудования и качества пайки за счет увеличения достоверности регистрации момента завершения пайки, оно дополнительно содержит аналоговый дифференциатор, устройство выборки-хранения, пиковый детектор, компаратор и делитель, при этом блок управления состоит из задающего генератора, генератора сдвинутых импульсов, RS-триггера, ключа и индикаторного узла, вход которого соединен с выходом RS-триггера и управ- ляклцим входом ключа, кроме того, установочный вход RS-триггера является входом Пуск блока управления, а

сбросовый вход RS-триггера соединен с выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом устройства выборки-хранения и входом пикового детектора, а второй вход через делитель - с выходом последнего, управляющий вход устройства выборки-хранения через генератор сдвинутых импульсов соединен с первым выходом задающего генератора, второй выход которого через ключ соединен с входом генератора тока, вход устройства выборки-хранения через аналоговый дифференциатор подключен к выходу .генератора тока.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к устройствам сборки полупроводниковых приборов. Цель изобретения - повьпиение производительности оборудования и качества пайки. Устройство содержит генератор тока и аналоговый дифференциатор, подключенные к паяемому контактирующему узлу, а также устройство выборки- хранения, пиковьп детектор, делитель, компаратор и блок управления. При достижении момента расплавления припоя, который определяется по отсутствию дальнейшего изменения тепловой X постоянной системы кристалл-припой- основание и уменьшению падения напряжения на контактирующем узле,процесс нагревания контактирующего узла импульсами тока прекращается. Качество пайки повышается за счет увеличения достоверности регистрации момента завершения пайки. 2 ил. (Л

цзиг.1

16

LnnJ

18

19

Ц)и г. 2

LJ

-Г1