Устройство для ультразвуковой пайки кристаллов Советский патент 1979 года по МПК B23K1/06 B23K3/00 

1

Изобретение отнрсится ксборке полупроводниковых приборов, а именно к устройствам для ультразвуковой эвтектической пайки, и предназначено для присоединения кристгшлов к основаниям корпусов полупроводниковых

приборов.

Известно устройство для присоединения полупроводниковых кристаллов к основаниям корпусов, содержащее корпус, рабочую головку с инструйентсЯи для захвата и присоединения крист.аллов, причем с помощью злектродвигателя через эксцентрик рабочей головке сообщают колебательное движение относительно Основания корпусй изделия в горизонтальной плоскости 1. Кристаллы напаивают на золоченое основание, и звтектика образуется нйпосредственно в процессе присоединения кристалла.

Известна также установка для монтажа кристаллов, содержащая мех анизм подачи корпусов, механизм подачи кристаллов, ультразвуковую сварочную головку с закрепленным на ней инс;трументОм для захвата и присоединения кристаллов и механизм перемещений сварочной головки 2.

Работа установки основана на захвате кристаллов и присоединении их методом эвтектической пайки с наложением ультразвуковых колебаний на кристаллы при установке их на основание корпуса пОлуйрбвОднйкЬвЫх приборов и интегральных микросхем в ленточном и дискр ётйОй выполнений.

Недостатком известной установки

0 является некаЧествённая напайка кристаллов на основанйя корпусов 6 тонким покрытием основания, например, золотом, и необходимость и тельной прокладки между кристаллом и ос5нованием, обычно по форме .напаиваемого кристалла. Это происходит из-за недостаточного объема эвтектики.

Цель изобретения - повьоиение качества эвтектической напайки кристаллов

0 на основание корпуса без золотой прокладки .

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом -устройстве ультразвуковая свар очная гЬл6вк а: дополни5тельно снабжена механизмом наложения низкочастотных колебаний, выполненным в виде плоской тружины с электромагнитами, один кбнец которой закреплён неподвижно, а другой свободен и

и jаимодействует с эЛёй тройагШ ами, регулируемого упора из магнитного материала, электромагнита, взаимодействующего с упором и шарнирно-соединенного с плоской гфужиной,

Введение в устройство механизма наложения Низкочастотных колебаний, соединённого с кареткой механизма перемещений ультразвуковой сварочной головки с закрепленным на ней инструментом, обеспечивает помимо ультразвуковых дополнительные колебания йн струмента, причем колебания мехаHiHSNia нйэкочас:гй ныё и йШпитУдаих соизмерима с полем допуска установ(Ш КрйбТалла на ос:нов ание корпуса. Одновременное и совмещенное-наложеййе ультразвуковых и низкочастотных колебаний на инструмент позволяет в период образования эвтектики повысить качество напайки кристалла на основание корпуса без прокладки за счет увеличения объема эвтектики, поверхности и скорости смачиваемости при разрушении, окисных пленок контактйрУЮЩйх пойерхностей.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит механизм 1 подачи корпусов с основанием 2 корпуса, механизм 3 подачи кристаллов с кристаллом 4, уль развуКбйУю св арочную головку 5 с закрепленным на ней инструментом б для захвата и присоединения кристаллов и, механизм наложения низкочастотных колебаний, выполненный в виде пружины 7 с защемленным одним концом. Другой конец пружины расположен между двумя электромагнитамк 8, при этом пружина через шатун 9 соединена с ползуном 10, на котором закреплен электромагнит 11, соединенный с кареткой 12 механизма перемещения 13 ультразвуковой сварочной головки 5 через регулируемый упор 14. Упор 45 служит 7ШЯ задания положения инструмента 6 над кристаллом 4.,

Устройство работает следующим обраЭбй. , -----:--- Механизм перемещения13 перемещает каретку 12 со сварочной головкой 5, инструментом б и регулирУёМыМ упором 14 в сторону механизма 3 подачи кристаллов до упора 15, положение которого соответствует положению инструмента б над кристаллом4. Механизм перемещения 13 после захвата кристалла 4 инструментом 6 переносит крис- . талл 4 на основание 2 механизма 1 подачи корпусов до соприкосновения упора 14 с электромагнитом 11, постоянйсэё положение которого определяется жесткостью пружины 7 в нейтральном положении. При включении элёкт-ромагййтй 11 yVtop 14 сцепляется с электромагнитом 11. После опускания и прижима кристалла 4 к основанию 2 включаются ультразвуковая сварочная головка 5 и электромагниты 8. При этом пружина 7 соверишет колебательные движения и воздействует на шатун 9, ползун 10 с электромагнитом 11, соединенным с упором l4, и каретку 12 механизма перемещения 13 сварочной головки.5, что обеспечивает дополнительные, помимо ультразвуковых, колебания низкой частоты и большей амплитуды (например 2-10 Гц; 0,3 мм) инструмента 6 в том же направлении. Частота и амплитуда низкочастотных колебаний регулируются. После присоединения кристсшла 4 к основанию 2 отключаются ультразвуковая сварочная голОвка 5, электромагниты 8, электромагнит 11, и инструмент 6 поднимается. Затем цикл повторяется. Устройство работает в автоматическом режиме. Таким образом, изобретение позволяет обеспечить качественную эвтектическую напайку кристаллов различных типов дискретных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем на золоченое основание различных типов корпусов без применения дополнительной золотой прокладки.

Формула изобретения

Устройство для ультразвуковой пайки кристёшЛов, содержащее механизм подачи корпусов, механизм подачи кристаллов, ультразвуковую сварочную головку с инструментом для захвата и присоединения кристаллов и механизм ее перемещения, отличающееся тем, что, с целью повышения качества эвтектической напайки кристаллов на основание корпуса без золотой проклс1дки, ультразвуковая сварочная головка снабжейа механизмом наложения низкочастотных колебаний, выполненным в виде .плоской пружины с элекромагнитами,, один конец которой закреплен н.еподвижно, а другой установлен с возможностью взаимодействия с эЛёктромагнитами, регулируемого упора из магнитного материала, электромагнита, взаимодействующего с упором и шарнйрно-соединенного с плоской пружиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3451607, кл. 228-1, 1969.

2.Установка монтажа кристаллов ЭМ-438А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации Я2М2.335.ОЗЗТО

. . . .