Сплав на основе алюминия для микропроволоки

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН,(Я)5 С 22 С 21/10.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4152586/23-02 (22) 27, 11, 86

46) 15.10.90. Бюл. Р 38 .72) JI.ß.Беленький, А.В.,Волков, А.N.Большова, В.Д.Мутовин, Г.И.Ивкова, А.И.Колычев, В.И.Бойко и В,И.Фролов (53) 669.71 5(088.8) (56) Моряков О.С. Сварка и пайка в полупроводниковом производстве. - М„:

Высшая школа, 1982, с. 115.

Заявка Японии N- 54-95963, кл. В 23 В 15/ОО, 1979.

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе алюминия, предназначенных для использования в электронной промышленности для внутренних электрических соединений в полупроводниковых приборах и интегральных схемах.

Цель изобретения — повышение технологических характеристик проволоки при волочении и микросварке давлением.

Для опробования предлагаемого сплава были приготовлены композиции, химический состав которых приведен в табл,1.!

В предлагаемом сплаве допускается содержание примесей не более 0,005

0,005 мас.7. в сумме.

Опробованные композиции сплавов готовили, используя следующие исходные металлы: алюмичий особой чистоты

А999 по ГОСТ 11069-80, цинк ЦВ-00

5ГОСТ 3640-79, сурьма СуООО-ГОСТ

1089-82. Предварительно получали две

„„ЯО„„НБЗЦЗ4

2 (54) (57) СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛКИИНИЯ

ДУИ IHKPOIIP0BOJIOK3 содержащий пинк и сурьму, отличающийся тем, - .то„ с целью повышения технологических характеристик проволоки при волочении и микросварке давлением, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас,7.:

Цинк 0,001-О,4

Сурьма 0,001-0,04

Алюминий Остальное лигатуры с содержанием цинка I Mac.X н сурьмы мас.7, которые добавляли в алюминий для получения заданного ( состава. Сплав и лигатуру плавили в тиглях, выточенных иэ графита высокой чистоты. Плавку и разливку сплава проводили в вакуумной индукционной печи при.давлении 10 " торр. Рас- ф о плав перегревали до температуры 740 С, после выдержки 5-7 мин при этои тем- фф пературе плавильную камеру заполняли аргоном и вводили через дозатор цинковую и сурьмянистую лигатуру.

После выдержки 3-4 мин расплав охлаждали до 700 С, затем разливали в графитовые изложницы диаметром 40 мм.

Далее слитки фрезеровали под сортовые калибры в размер 26х26 мм и прокатывали на профильном прокатном ста- 1 не с частным обжатием за проход 15207. до квадрата 10х10 мм. Пруток подвергапи холодному волочению до ф 0,2мм с разовым обжатием 22-27Х на стане однократного волочения, далее — на

1453934

Т а б л и ц а 1

Содержание компонентов, мас.%

co"" става сплава

Сплав цинк сурьма алюминий

0,001

0,04

0,04

0,01

О, 001

0,4

0 1

0,1

Остальное

tt ..

Предлагаемыйй и

«и»

Известный

5 1,0 0,1 -истанах многократного волочения с разовым обжатием 4«8% до конечного размера проволоки У 60 мкм. Проволоку оФжигали в проходной печи.

Сварку микропроволоки с контактной площадкой прибора (на кремниевом кристалле) проводили на ультразвуковой сварочной установке типа УЛ-71 при постоянном давлении инструмента

40«5 гс и постоянном выходном напряжении ультразвукового генератора

40+5 В. Каждым составом проволоки сваривали 125 кристаллов, во всех случаях использовалась проволока диа- 15 метром 60 мкм. Результаты сравнительных испытаний проволоки иэ предлагаемого и .известного сплавов приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, проволока из предлагаемого сплава обеспечивает более высокие значения относительного удлинения, электропроводности, коррозионной стойкости, а также снижение разброса разрывного усиле- 25 ния по сравнению с проволокой и из- . вестного сплава. Снижается обрывность при волочении, стабилизируется деформация проволоки, обеспечивающая получение качественного сварного 30 соединения, и тем самым резко снижается количество отслоений. Уменьша" ется разброс усилий отрыва сварных соединений, в результате создается возможность при меньших давлениях на сварочный инструмент обеспечивать качественные сварные соединения, то особенно важно в приборах на основе арсенида галлия и при автоматизации

I производства. Выход годных кристаллов с приваренной микропроволокой повьш ается до 99,0%.

При содержании цинка или сурьмы в проволоке менее 0,001 мас.% снижается стабильность процесса микросварки.

Содержание цинка в проволоке свыше

0,4 мас.% приводит к снижению коррозионной стойкости проволоки и повышению предела прочности на разрыв свыше оптимального, что ведет к снижению прочности сварного соединения, необходимости повышения давления сварочного инструмента и выходного напряжения ультразвукового генератора.

При этом происходит снижение выхода годных приборов из-за образования микротрещин в полупроводниковом кристалле.

Содержание сурьмы в проволоке свыше 0,04 мас.% приводит к повышенному разбросу предела прочности на разрыв проволоки за счет значительного превьппения содержания сурьмы над пределом ее растворимости в алюминии. При этом снижается стабильность процесса микросварки и выход годных приборов.

Ограничение количества примесей (не более 0,005 мас.%) связано с тем, что они влияют на температуру рекристаллизации сплава, в результате ухудшаются пластические свойства и технологичность микропроволоки.

1453934

Таблица 2 ологические показатели качества сварки усилие отрыва, гс отиос ительин риал роки, Х ное количество отслоений, 2

Предлага" еиый

Hsвестиый

2 4,9 2,78 90

12 3 30

76,0

Составитель Л.Шевелева

Редактор М.Кузнецова Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 4362 Тираж 493 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

22 3,5 гй 3

23 6 гз г,5

8 рость ров ии еонианиой е при еС

Ф г ч

l,О

3 7

2,4

l,6

Обрыв вост при лаче

1ООО ад °

2,67 60

2,69 60

2,68 15

2,68 12

15

16 l i

14 1,5 2

161 0

l6 1 о т выход годталлов иа оперении,2

90,0

95,0

99,0

98,0