Способ термокомпрессионной сварки

 

г ня

ea axe eн-.-нО-те .. ,те н„,о,„ . и

Союз Советсинк

Сециалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06,03,78 (21) 2586152/25-27 с присоединением заявки J%— (23) Приоритет-Опубликовано 05.03.80. Бюллетень М 9 (53)M. Кл.

В 23 К 19/00

6кудератеевньй кеаитет

COCA ао йелем изобретений и открытее (53) УДК 621.791. .4. 03(088.8) Дата опубликования описания 10. 03.80

B. E. Атаущ, P. Б. Рудзит, С. B. Карпенко, В. П. Леонов и Э. Г. Москвин (72) Авторы изобретения (73) Заявитель

Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (54) СПОСОБ ТЕРМОКОМПРЕССИОННОЙ

СВАРКИ

Изобретение относится к термокомпрессионной сварке металлических выво-. дов с полупроводниковыми кристаллами.

Известен способ сварки, при котором к свариваемым деталям прикладывают

5 переменное давление - начальное и добавочное fl) .

Недостаток er.o - нестабильное качество приварки.

Ю

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ термокомпрессионной сварки, при котором

Ь к деталям прикладывают начальное давление, нагревают их /-образным электродом, а затем прикладывают добавочное давление j2).

Однако осуществление процесса сварки алюминиевого вывода толщиной свыше

0,2 мм с полупроводниковым кристаллом, кремния в силовых тиристорах приводит к сравнительно низкому и нестабильному качеству сварных соединений. Это вызва но тем, что при сварке по известному способу развитие взаимного контакта свариваемых деталей происходит постепенно по мере осаживания профиля алюминиевого вывода, поэтому необходимо, чтобы к моменту подачи добавочного давления между свариваемыми деталями образовал- ся достаточный физический контакт и свариваемые детали были подготовлены к совместному взаимодействию. Но о наг реве всей эоны контакта до температуры ниже образования,эвтектики трудно судить, так как в одних точках эта температура будет достигнута; а в других еще нет из-аа постепенного развития взаимного контакта. Поэтому подача добавочного давления на свариваемые детали в этот момент приводит к нестабильному образованию зоны совместного взаимодействия алюминиевого вывода с кремниевым кристаллом, что в свою очередь влияет на прочность сварных соединений, ее стабильность и электрические параметры управления полупроводниковым прибором, 3 719830 4

Целью изобретения является повйше- большей степени способствует процессу ние стабильности и качества сварки. схватывания свариваемых деталей и поПоставленная цель достигается тем. этому возникает значительно большая по что добавб нж давлейие йрйкладЪНИИ " в размерам зона взаимодействия алюминия период максимальной скорости пластичес- с кремнием "к, -соответственно, повышаеткбго- течения металлйческб о проводнйка. ся качество сварки.

На чертеже приведена осциллограмма Высокая скорость пластического течеосадки алюминиевого вывода толщиной ния, достигнутая за счет приложения в

0,3 мм и шириной 0,6 мм, совмещенная необходимый момент добавочного давле во времени с циклограммой давления. ip ния, еще более интенсивно инициирует

Свариваемые детали (кристалл крем- дальнейшее развитие физического контак . -ния, припаянный на вольфрамовый крис- та, повышает число BKTHBHpoBBHHbIx QTQталлодержатель, и алюминиевый вывод) мов и увеличивает скорость химического устайавливаются на наклонный стол и взаимодействия, а в результате повышаетсжймаются Ч вЂ” образйым электродом iS ся прочность "сварного соединения и ее . начальным давлением. V образный стабильность. Кроме того, улучшаются электрод йагревается ймпульсом тока и " ""мектрйческие Ж раметрь управления поза счет теплопередачи происходит разог- лупроводниковым прибором. рев зоны контакта алюминий-кремний. При сварке алюминиевого (марки

В процессе нагрева алюминиевый вывод 2о AB000) управляющего вывода толщиной постепенно деформируется, вначале замед- 0,3 мм и шириной 0,6 мм к кремниевому ленно (участок 1) из- а недостаточного кристаллу толщиной 0,27 мм в заготов нагрева, потом в процессе дальнейшего ке тиристора типа ТЛ-150 средняя прочнагрева скорость осадки увеличивается ность сварного соединения повышается (участок 2). Далее скорость осадки за- 25 с 400 до 600 гс и снижается предел медляется почти до нуля,(участок 3) ее разброса с +200 до + 75 гс. При из-аа деформационного упрочйения алюми- этом параметры управления тиристором ния и уменьшения удельного давления. (ток и напряжение управления) снижаются

--:-"- ":---.;--.—;-;;-.—,---;::.::---:-:*:-:;:-:- —;-.- -:.-.-. ;:Юрезко увеличивается и начинается пласти- ЗО лнпгть коэффициент усиления bio мощносческое течение алюминия (участок 4). ти полупроводникового прибора (тиристоB эх " момент на -свариваемые детали pa) в два раза. прикладывают добавочное давление, при этом происходит осадка с еще большей Формула изобретения скоростью (участок 5). Далее нагрев прекращается и снимаются вначале доба» Способ термокомпрессионной сварки, -вочмое, потом начальное давление. Про-"-- "- преимущественно металлического проводцесс заканчивается. При этом начальное - яика с 1фемнием, при котором к деталям

" " дажеКйе и "темперйтуфа НЫ"рева электро- — —. прикладяЬаюФ "печальное давление, нагре- да (т, е. длительность пропускания тока вают их у -образным электродом, а зачерез V -образный электрод) подбирают- тем прикладывают добавочное давление, ся эКспериментально TQKHM образом;,что- отличающийся тем, что, с бы на участке 4 пройсходил процесс плас- целью повышения стабильности и качест"тическо .о течений алюминиевого вывода. ва сварки, добавочное давление приклаБлагодаря тому, что в этот момент дывают в период максимальной скорости (йериод макСимальйой скорЖМГМластичес-" " пластически -о течения металлического кого" течения алюминйевого BbIBog8 за - проводника. счет начального давления) как поверх- Источники информации, ность кремйиевого кристалла, так и алю- принятые во внимание при экспертизе

Миниевого-вывода в зоне их контакта о 1. Красулин Ю. Л. и др. Микросварю

" подготовлены к взаимодействию, т. е. об- ка давлением. М., Металлургия, 1976> разовался достаточный физический кон- с. 109„

Факт Ю ЙФ Фнйя" с" кремйием "и" Ю бастион 2. Авторское свидетельство СССР необходимый нагрев, последующее сооб- No. 499072, кл. В 23 К 19/00, 1975 щение на детали добавочного давления в (прототип).

- Ъ

° 719830

Бремя

Составитель Н; Тютченкова

Техред Э. Чужих Корректор B. Синидкая

Редактор С. Лыжова

Заказ 2 74/8

Тйраж 1160 " Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.— Проектная, 4 чное

ИР