Внешний вид контролируемых соединений ленточными пе­ремычками в приборах силовой электроники показан на рис. 11.16. Для большей наглядности проводят совмещение изобра­жений, а именно: на оптическое изображение микросварного со­единения (см. рис. 11.17, а) поверх с соблюдением масштаба накладывают соответствующую ему лазерную фотоакустическую топограмму (см. рис. 11.17, б).

Рис. 11.16. Внешний вид контролируемых соединений ленточными

Перемычками

Рис. 11.17. Внешний вид - а качественного микросварного соедине­ния № 1 и соответствующая ему лазерная фотоакустическая топо-грамма - б; в - совмещение изображений а и б

Эта операция позволяет количественно оценить площадь омического контакта, образовавшегося при микросварке.

Глава 12

МИКРОМОНТАЖ ИЗДЕЛИЙ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

12.1. Проволочный микромонтаж изделий интегральной электроники

Одним из наиболее распространенных способов электричес­кого соединения между контактными площадками кристалла и выводами корпуса, применяемых в настоящее время, является соединение с помощью проволочных выводов. Проволочный монтаж остается одним из основных методов сборки ИМС, что объясняется высокой автоматизацией процесса, универсальнос­тью по отношению к различным технологическим вариантам производства и геометрическими размерами ИМС. Прогресс в развитии методов формирования межсоединений в изделиях интегральной электроники позволил существенно снизить тру­доемкость этих операций и добиться заметных успехов на пути к их полной автоматизации. Однако трудоемкость операций формирования межсоединений остается определяющей в про­цессе производства изделий микроэлектроники и для разных типов приборов составляет от 30 до 60 % всей трудоемкости сборки. На долю разрушения межсоединений приходится зна­чительный процент отказов микросхем в процессе эксплуата­ции.

В настоящее время применяются следующие технологичес­кие процессы формирования межсоединений:

• соединение проволокой;

• соединение ленточными носителями и сборка методом пере­вернутого кристалла.

Метод соединения проволокой для монтажа полупроводни­ковых микросхем, впервые примененный в производстве тран­зисторов фирмой Bell Laboratories (США) в 1956 г., часто под­вергался сомнению в отношении его экономичности при монта­же микросхем в корпуса. На протяжении длительного времени

различные технологии группового присоединения, например, ме­тодом перевернутого кристалла, с помощью балочных выво­дов, группового монтажа с помощью «паучковых» выводов, явля­лись основными его конкурентами. Однако большинство этих методов не нашли широкого применения в основном из-за недо­статочной универсальности и большого количества дополни­тельных требований, предъявляемых к кристаллам и выводам приборов. Основное достоинство групповых методов - обеспече­ние высокой производительности - стало практически незамет­ным после появления высокоскоростных полностью автомати­ческих установок присоединения проволочных выводов.

Процесс сварки состоит из трех стадий: активации контакт­ных поверхностей, образования физического контакта и объем­ного взаимодействия. При сварке одноименных металлов пер­вые две стадии сливаются в одну: одновременно с образованием физического контакта вокруг дефектов структуры: дислокаций, вакансий образуются активные центры и наступает объемное взаимодействие. Развитие первых двух стадий образования со­единения зависит от скорости пластической деформации. Неза­висимо от характера и интенсивности деформационного и тер­мического воздействия на соединяемые материалы в зоне кон­такта природа образования соединения одинакова. Различна кинетика протекания отдельных стадий процесса, которая оп­ределяется условиями нагрева, характером и интенсивностью деформации проводника, степенью локализации деформации и особенностями развития релаксационных процессов в прикон-тактной зоне. Длительность процесса образования прочных свя­зей по всей площади взаимодействия определяется скоростью пластической деформации и, следовательно, третий параметр процесса микросварки - время, влияющий на его производи­тельность, является зависимым. Поскольку сварка в твердой фазе - процесс трехстадийный, перспективными можно считать способы сварки с циклическим повышением усилия нагруже-ния и температуры для термокомпрессионной сварки (ТКС), уси­лия нагружения и амплитуды колебаний для ультразвуковой сварки (УЗС) и совокупного воздействия этих факторов при тер­мозвуковой сварки (ТЗС). Это позволяет использовать наибо­лее эффективные стадии активной деформации и неустановив­шейся ползучести.