На частоте заказчика:
разработка бюджетного решения по качественной сварке перемычек микрополосковых выводов многокристальных СВЧ-модулей на отечественном материале

№ 4’2016
PDF версия
Австрийская компания F&S Bondtec GmbH в консорциуме со швейцарской SPT, а также российскими «Глобал Микроэлектроника» и iVtec Electronics создала надежное промышленное решение труднореализуемой задачи сварки перемычек микрополосковых выводов («мостов Ланге»), ставшей серьезной проблемой для многих отечественных специалистов, проектирующих новое поколение СВЧ-устройств. Стабильный и воспроизводимый процесс отработан не только на автоматических моделях серий 56ХХ и 58ХХ, но и на бюджетном изделии серии 53ХХ.

Производство СВЧ-устройств с применением так называемых квадратурных мостов Ланге в схемах сложения и деления мощностей требует особой точности при проведении операции ультразвуковой сварки. В особенности сложным является получение коротких (длиной 150–250 мкм) петель малой высоты с хорошей повторяемостью. При использовании ручных и полуавтоматических установок, в которых влияние человеческого фактора выше, чем у автоматического оборудования, такая операция становится особенно сложной. По мере того как в последнее десятилетие в производство СВЧ-устройств включались все новые игроки и страны, отечественным разработчикам все чаще требовалось надежное выполнение процесса сварки сверхкоротких петель. Потому что СВЧ-устройства нового поколения, как правило, выпускаются опытными партиями в рамках НИОКР, бюджет заказчика ограничен, а покупка полноценного автомата сварки, например F&K Delvotec G5, невозможна. Эти финансовые рамки еще больше усложняют задачу по разработке надежного технологического решения.

Однако российские заказчики предъявляют даже к лабораторному оборудованию широкий ряд дополнительных требований, в том числе по универсальности. В последние годы популярным способом повышения качества СВЧ-контуров стало использование плоской золотой ленты вместо проволоки. Возможность сварки и проволокой, и лентой быстро стала одним из основных условий размещения заказа отечественными клиентами, хотя применение золотой ленты сдерживается ее крайней дефицитностью.

Конечно же, на уровне небольшой лаборатории хотелось бы иметь установку, выполняющую сварку всеми возможными методами: «шарик-клин», «клин-клин», «глубокий колодец», лента, толстая проволока… А если эта установка оснащена дозатором клея, модулем штемпелевания паст и эпоксидных составов и способна проводить монтаж кристаллов — разве не идеальный вариант?

Установка микросварки F&S Bondtec 53XX

Рис. 1. Установка микросварки F&S Bondtec 53XX

Усилиями коллектива инженеров компаний «Глобал Микроэлектроника» и группы iVtec Electronics многие пожелания заказчиков были сформулированы для лидера отрасли — производителя установок микросварки F&S Bondtec и блестяще воплощены в жизнь. Бюджетная серия 53ХХ (рис. 1) наряду с автоматическими 56ХХ и 58ХХ (рис. 2) теперь может комплектоваться «стартовым набором» для сварки перемычек микрополосковых выводов, а также модулями штемпелевания, дозирования и монтажа кристаллов.

Установки микросварки F&S Bondtec серий

Рис. 2. Установки микросварки F&S Bondtec серий:
а) 56ХХ;
б) 58ХХ

Необходимо отметить, что сама по себе микросварка коротких и низких петель для СВЧ-устройств является стандартной на всех моделях F&S Bondtec и может выполняться как проволокой, так и лентой. Однако вопрос комплексного решения гораздо сложнее.

Подбор и оптимизация режимов сварки (длительность, мощность, УЗ-частота, давление прижима), температуры нагрева рабочего стола, типа проволоки (диаметр, жесткость, относительное удлинение, состав легирующих примесей) и оптимального инструмента для выполнения процесса — задача непростая, и многие заказчики предпочли бы переложить ее решение на поставщиков оборудования. И если принять во внимание «лотерейный» характер качества поверхности отечественных подложек и кристаллов, то решение, найденное консорциумом F&S Bondtec и его российскими партнерами, может стать определенным прорывом для многих российских программ. Традиционно при выборе рабочего инструмента в ходе проекта был использован опыт компании SPT.

Многие российские заказчики, пытавшиеся самостоятельно разрешить проблемы сварки сверхкоротких петель, в прошлом сделали неверный выбор оборудования, и теперь им приходится заниматься поиском более надежных вариантов. Австрийская компания в рамках проекта 2015–16 гг. добилась стабильности и повторяемости микросварки перемычек длиной всего 150–200 мкм на российских подложках, что позволяет сегодня предложить данную методику всем российским клиентам. Кроме физического выполнения сварки, F&S Bondtec постаралась сделать процесс эргономичным и удобным для оператора: в дополнение к базовому микроскопу для установки серии 53ХХ-BDA теперь предусмотрена и камера бокового обзора, позволяющая точнее позиционировать инструмент над местом сварки на проводнике микрополоска шириной лишь 35–45 мкм.

На рис. 3 представлен промежуточный этап отработки процесса на стандартной подложке, на рис. 4 — несколько изображений подложки заказчика с выполненными сварными соединениями. Будучи связанными соглашением о конфиденциальности, изображения с конечным результатом работ мы демонстрировать не можем. Однако можем с уверенностью сказать, что на установке F&S Bondtec 53XX была успешно выполнена стабильная и качественная микросварка мостов Ланге. С учетом опыта наших специалистов по подбору рабочего инструмента, проволоки и параметров функционирования установки, эта задача может быть реализована и на вашем предприятии. Выбор соответствующей платформы для осуществления процесса (ручная/полуавтоматическая серия 53ХХ или автомат серии 56ХХ или 58ХХ) будет продиктован лишь серийностью изделий и сложностью модуля микросборки.

Процесс отработки параметров сварки на тестовой подложке

Рис. 3. Процесс отработки параметров сварки на тестовой подложке.
Длина перемычек — 120 мкм

Промежуточный результат отработки процесса на реальном изделии

Рис. 4. Промежуточный результат отработки процесса на реальном изделии.
Длина петли — 200 мкм, высота — 70 мкм, ширина проводника — 45 мкм

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *