5. Устройство установки «Квант - 12»

Установка предназначена для герметизации штырьковых интегральных микросхем методом лазерной шовной импульсной сварки в среде защитных газов. В установке ис­пользован импульсный лазер на алюмоиттриевом гранате с максимальной средней мощ­ностью излучения до 40 ватт. Частота следования импульсов может изменяться в пределах 0,1 – 20 Гц. Длительность импульса регулируется ступенчато и может составлять 1,1; 2; 2,5 и 4 мсек. Длина волны излучения 1,06 мкм, диаметр сварочных точек в фокальной плоскости объектива, 7*10^-2 см.

Конструктивно установка выполнена в виде двух устройств: стойки модулятора МТ-42М и устройства с генератором лазерного излучения, микроскопом, системой пере­мещения объекта обработки и пультом управления. В состав устройства с генератором входит охлаждаемый твердотельный излучатель, который генерирует импульсное излуче­ние. Оптическая система направляет и фокусирует это излучения. Часть излучения отво­дится на фотоприемник, сигналы с которого поступают на измеритель энергии модуля­тора, обеспечивающий контроль энергии излучения лазера. Сфокусированный поток из­лучения направляются на свариваемую поверхность крышки корпуса интегральных мик­росхем.

В стойке модулятора установлены измеритель энергии ИЭ-3А, блоки питания и управления импульсными лампами ИФП-800, обеспечивающими накачку лазера, система управления модулятором СУМ-10А. С помощью СУМ-10А производится задание режи­мов работы излучателя (частоты повторения, длительности и энергии импульсов излуче­ния). Мощность потребления установки -12 кВт от сети 220х380 В.

В установке имеются система механического перемещения корпусов интегральных схем или других объектов, система подачи в зону обработки защитных газов и удаления из нее аэрозолей, газов и паров, образующихся при обработке. С помощью встроенного микро­скопа МБС-9 осуществляется визуальный контроль объекта при настройке и после обра­ботки. Мощность потребления установки -12 кВт от сети 220х380 В.

Пример герметизации металлостеклянного корпуса, состоящего из коваровой ножки и никелевой крышки толщиной 0,6 мм при сварке кромок встык: - мощность излучения – 30 Вт, энергия импульса – 3 Дж, частота повторения импульсов – 10 Гц, диаметр луча на поверхности кромок – 0,7 мм, скорость сварки 15 см/мин, глубина проплавления 0,3 мм.

6. Задание к работе

6.1. Задание к домашней работе.

Для установки «Квант-12» рассчитать возможные минимальную и максимальную плотности импульсной мощности лазерного излучения, полагая плотность мощности по сечению луча одинаковой.

6.2 Задание к компьютерному исследованию

1. Для всех материалов верхней свариваемой пластины ис­следовать зависимость температуры центра зоны термического воздействия от плотности мощности (энергии) луча при r=0, z=0, t=4 mc и записать значения плотности мощности, обеспечивающие их температуру кипения.

2. Для всех материалов верхней свариваемой пластины ис­следовать зависимость температуры центра зоны термического воздействия от времени при нагреве и максимальной плотности мощности (энергии).

3. Исследовать зависимость температуры от координаты по глубине материала в процессе нагрева.

4. Исследовать зависимость температуры от времени после окончания нагрева (действия импульса излучения).

5. По результатам исследования определить режим сварки для своего варианта задания (материала и толщины верхней пластины).