Методи приєднання виводів
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ажень. Майдан контакту, коли прикладено ультразвукове тангенціальне навантаження, зростає у декілька разів. Знакозмінна деформація, що викликається механічними коливаннями, приводить до появи великого числа плям торкання і до розростання їх у вузли схоплювання. [2]
Механічні коливання ультразвукової частоти викликають тертя на поверхнях металів, що приводить до руйнування окисних плівок. Шматочки плівок виштовхуються в зазори між мікровиступами.
Тертя приводить також до інтенсивного виділення тепла в зоні контакту. Під впливом цього тепла метал мікровиступів переходить в пластичний стан, що за наявності нормальних і тангенціальних зусиль викликає його течію. Утворюється область схоплювання за всією площею під голкою зварювального інструменту.
Частота ультразвукових коливань при зварці контактної тяганини з плівкою мікросхеми не вище 50 кгц. Амплітуда коливань голки складає не більше декількох мікрон, щоб не зруйнувати плівку контактного майданчика. Проте для цього потрібно ретельно підтримувати вибраний режим, що у виробничих умовах скрутно. Ультразвукову зварку найчастіше застосовують в лабораторних умовах. [4]
Ультразвукова зварка придатна для мяких і пластичних металів: золото, алюмінію і мідно-марганцевого сплаву, але не для нихрома і танталу.
Основна трудність ультразвукової зварки полягає в регулюванні тиску, що притискує голку до контактного майданчика. Надмірний тиск роздавлює зволікання виводу або викликає стирання плівки. Малий тиск не приводить до зварки. Тому зручно використовувати для точного регулювання тиску пневматичну систему.
Дефекти зєднань при термокомпрессионной, контактній і ультразвуковій зварці можна розділити на три групи:
1) хімічне руйнування із-за неправильно вибраної пари металів виводу і контактного майданчика;
2) розтріскування металевої плівки при переході на потовщений контактний майданчик з подальшим перегоранням із-за перегріву в цьому місці при протіканні струму під час експлуатації мікросхеми;
3) попадання забруднень в зону контакту і фіксація їх там, що з часом приводить до місцевих перегрівів і руйнування контактного шва.
Для контактного майданчика кремнієвою ІС переважно алюмінієва плівка, чим золота, оскільки алюміній в контактній зоні під час осадження відбирає кисень від кремнію на себе, що забезпечує отримання хорошого омічного контакту. Із золотом це не відбувається. Крім того, золото має погану адгезію до кремнію, що вимагає введення прошарку з іншого металу. Це небезпечно з точки зору можливого розвитку корозійних процесів. Нарешті, золото має дуже високу міграційну рухливість.
Встановлена можливість вживання вольфраму для контактних майданчиків на кремнієвих і скляних підкладках. Вольфрамовий контактний майданчик має приблизно такий же електричний опір, як і алюмінієва, оскільки отриманий методом вакуумного осадження вольфрам має вищу щільність, ніж алюміній. Поважно, що термічне розширення вольфраму близьке до кремнію і до скла, але головна перевага в його хімічній стійкості. [7]
Для успішного отримання низкоомных контактів до напівпровідникової підкладки необхідно, щоб:
1) область контакту напівпровідника мала низький питомий опір (менше 1 омсм);
2) напівпровідник нагрівався до температури приблизно на 20 З менше температури евтектики сплавів дроту і напівпровідника;
3) до контакту додавався тиск 10 кг/мм2.
Бажано, щоб місце зварки було захищене атмосферою інертного газу для попередження окислення або забруднення.
Нізкоомниє контактні майданчики на кремнієвій підкладці можуть бути отримані або за допомогою неглибокої дифузії (для отримання високої концентрації домішок на поверхні), або за допомогою мікросплаву з поверхнею тонких алюмінієвих і золотих плівок.
Можна використовувати обидва методи одночасно. Матеріали мають бути вибрані з таким розрахунком, щоб усунути отримання випрямляючого контакту, для чого корисно застосовувати золото, леговане домішками n, - або р-типу.
При виборі матеріалу зволікання і контактного майданчика слід брати до уваги небезпеку появи пурпурної чуми, що виникає при зварці золота з алюмінієм. Пурпурна чума є пористими интерметаллические зєднаннями типа Аuхаlу, збагаченими або алюмінієм (AuAly), або золотом (Au2Al) і що виникають при безпосередньому контакті алюмінію і золота. Вона видно зовні у вигляді облямівки довкола контактної зони і утворюється в результаті дифузії золота, яка протікає повільно при кімнатній температурі і швидко, коли метали нагріті. Збагачене алюмінієм міцне зєднання АuAl2 яскраво пурпурного кольору, по фізичних властивостях нагадує метал з хорошою електропровідністю, утворюється тільки у відсутності кремнію у складі підкладки. Зєднання AuAl і збагачені золотом зєднання Au2Al Au4Al сріблястий-блакитного і жовтого кольору, пористі і крихкі, з поганою електропровідністю, швидко утворюються в каталітичній присутності кремнію. За участю кремнію виходять майже чорні пористі зєднання AuxAlySiz. [1]
Зазвичай вся поверхня кремнієвої підкладки мікросхеми покрита шаром окислу кремнію. Проте в тих випадках, коли окисний шар нанесений недоброякісно, біля контактних майданчиків може бути присутнім вільний кремній. Крім того, оскільки Аl2O3 стабільніший окисел, ніж SiO2 (теплота утворення Аl2O3 значно вища, ніж SiO2), алюміній відновлює окисел кремнію, вивільняючи кремній, який взаємодіє із золотом і алюмінієм.
Швидкість утворення цих інтерметалічних