F&S Bondtec (Австрия), в консорциуме с компаниями SPT (Швейцария), Глобал Микроэлектроника (Россия) и iVtec Electronics (Россия), разработала надежное промышленное решение труднореализуемой задачи сварки перемычек микрополосковых выводов («мостов Ланге»), ставшей головной болью многих российских разработчиков нового поколения СВЧ-устройств. Наряду с автоматическими моделями марки (серии 56ХХ и 58ХХ), стабильный и воспроизводимый процесс отработан на бюджетной модели серии 53ХХ.
Илья Корочкин — Глобал Микроэлектроника, Россия
Сергей Валев — CEO i.V.tec electronics, Россия
Штефан Бергер — F&S Bondtec, Австрия
Производство СВЧ-устройств с применением т.н. 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 и новые игроки и страны, отечественным разработчикам все сильнее требовалось надёжное выполнение процесса сварки сверхкоротких петель. И, поскольку СВЧ-устройства нового поколения чаще всего производятся опытными партиями в рамках НИОКР, бюджет заказчика ограничен, а покупка полноценного автомата сварки, такого как F&K Delvotec M17, невозможна. Эти финансовые рамки ещё сильнее усложняют задачу по разработке надёжного технологического решения.
Однако, заказчики в России предъявляют даже к лабораторному оборудованию широкий ряд дополнительных требований, в том числе, и 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 требований отечественных заказчиков, хотя использование золотой ленты сдерживается крайней дефицитностью самой ленты.
Размышляя на тему универсальности, согласитесь: на уровне небольшой лаборатории идеально иметь установку сварки всеми возможными методами: шарик-клин, клин-клин, глубокий колодец, лента, толстая проволока... А если эта установка способна стать дозатором клея, имеет модуль штемпелевания паст и эпоксидных составов, а также способна проводить монтаж кристаллов — чем не мечта?
Усилиями коллектива инженеров компаний Глобал Микроэлектроника и группы iVtec Electronics многие пожелания заказчиков были сформулированы лидеру отрасли — производителю 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 укомплектовываться «стартовым комплектом» для сварки перемычек микрополосковых выводов, а также модулями штемпелевания, дозирования и монтажа кристаллов.
|
|
|
|
Рис. 1 установка микросварки F&S Bondtec 53XX |
Рис. 2а установка микросварки F&S Bondtec серии 56ХХ |
Рис. 2б установка микросварки F&S Bondtec серии 58ХХ |
Необходимо оговориться, 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, т.е., гораздо сложнее.
Подбор и оптимизация режимов сварки (длительность, мощность, УЗ-частота, давление прижима), температуры нагрева рабочего стола, типа проволоки (диаметр, жёсткость, относительное удлинение, состав легирующих примесей) и оптимального инструмента для выполнения процесса — задача непростая, и многие заказчики предпочли бы переложить её решение на поставщиков оборудования. Особенно принимая во внимание лотерейный характер качества поверхности отечественных подложек и кристаллов, найденное консорциумом F&S Bondtec и его российских партнёров решение может стать определённым прорывом для многих отечественных программ. Традиционно, при выборе рабочего инструмента в ходе проекта был использован опыт компании SPT (Швейцария).
Многие российские заказчики, пытавшиеся самостоятельно решить задачу сварки сверхкоротких петель, в прошлом сделали неверный выбор оборудования, и теперь настала очередь более серьёзного подхода к решению задачи. Австрийская компания в рамках проекта 2015-16 гг. добилась стабильности и повторяемости микросварки перемычек длиной всего 150-200 мкм на российских подложках, что позволяет теперь предложить аналогичное решение всем российским заказчикам. 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 предлагается и камера бокового обзора, позволяющая точнее позиционировать инструмент над точкой сварки на проводнике микрополоска шириной всего 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, можно с уверенностью сказать, что на установке F&S Bondtec 53XX была успешно решена задача стабильной и качественной микросварки мостов Ланге. С учётом опыта наших специалистов по подбору рабочего инструмента, проволоки и параметров работы установки, эта задача может быть реализована и на вашем предприятии. Выбор платформы для реализации процесса (ручная/полуавтоматическая серия 53ХХ или автомат серии 56ХХ или 58ХХ) будет продиктован лишь серийностью изделий и сложностью модуля микросборки.
|
|
Рис. 3 — Процесс отработки параметров сварки на тестовой подложке. Длина перемычек — 120 мкм. |
|
|
|
|
Рис. 4 — Промежуточный результат отработки процесса на реальном изделии. Длина петли — 200 мкм, высота 70 мкм, ширина проводника — 45 мкм. |
||
|
|
|
