123



Stránky připravuje:

Ing. Jaromír Lukášek, CSc.
lukasek@welding.cz

Aktualizováno: 10/05/2007

03_2-16 Spojování v mikrotechnice

Moorův zákon a prudký nárůst MEMS (Mikro Electric Mechanic Systems) a nanotechnologií vyžadují výzkum procesů "směrem dolů". Svařovací bod na 0,1 mm tlusté niklové fólii vyžaduje asi 10 mJ nahromaděné energie. Doba pulsu by měla ležet pro měření svarových bodů asi u dvojnásobné difusní konstantě, tj. asi 0,5 ms. Požadovaný výkon laseru leží asi na 40 až 100 W. Z toho výplývající intenzity leží zřetelně v oblasti makrovrtání laserovým paprskem. Pro zjišťování mezí procesu byly sestaveny matematické modely.

V praktické realizaci musí být vyvinuty zlepšené třískové techniky, optimální lasery a nové svařovací strategie pro spolehlivé a kvalitní svařovací procesy, např. pro svařování membrán až dolů k tloušťce 0,005 mm. Pomocí SHADOW-metody je možno zde docílit svařovací rychlosti 27 m/min při minimálním znečistění a smrštění.

Změněné požadavky na produkci polovodičů a na spojovací technologie ve výrobě elektroniky vedly k použití laserového mikrosvařování jako alternativy ke konvenčnímu pájení měděných materiálů. Vysoká odrazivost a tepelná vodivost mědi a s tím spojená stabilita procesu v mikrooblasti vyžadují nepominutelně efektivní kontrolu procesu a řízení v reálném čase. Byly nastoleny úvahy k procesnímu oknu v závislosti na stavu povrchu mědi, bronzu a mosazi a opatření k on-line určování relativních rozdílů v absorpčním a reflexním chování za pomoci laserového měřicího pulsu (doba pulsu 0,6 ms) zapnutého před hlavním svařovacím pulsem. Ze znalostí procesového okna a ze stavu povrchu je možno pak předpokládat přizpůsobení laserových parametrů (výkon laserového pulsu, energii pulsu a dobu pulsu). Rozdíly v absorpci mezi bronzem a mosazí vysvětlují dobrou laserovou svařitelnost bronzu, zatímco oxidační chování mosazi (vysoká absorpce zinkové oxidační vrstvy, která obvykle rychle zplyňuje) činí tento kov pro laserové mikrosvařování spíše nevhodným. Pro spojování ne přímo svařitelných materiálů, použití extrémně citlivých substrátů nebo nezabranitelnost spojovým spárám, se doporučuje Laser-droplet-Weld-proces, při kterém se pomocí laserového záření vytváří na konci drátu tavná kapka, která padá na spojované části a umožňuje tak jejich spojení. I pro kapkovitý svařovací proces byl vysvětlen průběh procesu a procesové okno pro kontrolované a reprodukovatelné vytváření a oddělování kapek na konci drátu, zejména problematika kovového rozstřiku a mechanika jeho vzniku.

Pro média těsný uzávěr elektronických komponentů keramikou nebo skleněnou pájkou je stav techniky, zejména při vakuově těsných průchodech. Nevýhodou konvenční technologie je požadovaný objemový ohřev dílu.

V šetřeních různých výzkumných projektů k laserovému pájení skleněnou pájkou bylo možno zaznamenat tři významné výsledky: Preparace skleněné pájky má rozhodující vliv na výsledek pájení. Při selektivním pájení skleněnou pájkou má velký význam znalost transformačního bodu Ts a musí se při návrhu recipientu sledovat pro nastavení BIAS-teploty v souvislosti s funkčností dílu. Pro homogenní nastavení teplotního pole v pájce je nutný výběr laseru a vedení paprsku specificky podle produktu. Při tom musí být sledovány souvislosti mezi geometrií spojovací zóny, parametry materiálu a funkčností konstrukční sestavy.

Zpět na Vývojové tendence



logo welding.cz