Разработка бюджетного решения по качественной сварке перемычек микрополосковых выводов многокристальных СВЧ-модулей на отечественном материале

Разработка бюджетного решения по качественной сварке перемычек микрополосковых выводов многокристальных СВЧ-модулей на отечественном материале

F&S Bondtec GmbH (Австрия) в консорциуме с компаниями SPT (Швейцария), Глобал Микроэлектроника и iVtec Electronics (РФ) 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.

Сергей Валев (valev@ivtec.ru)
Илья Корочкин (ik@global-smt.ru)
Штефан Бергер (stefan.berger@fsbondtec.at)


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 надежное 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 G5, невозможна. Эти финансовые рамки еще сильнее усложняют задачу по разработке надежного 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.

Установка микросварки F&S Bondtec 53XX Установка микросварки F&S Bondtec серии 56ХХ Установка микросварки F&S Bondtec серии 58ХХ
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, 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. Особенно принимая во внимание лотерейный характер качества поверхности отечественных подложек и кристаллов, найденное консорциумом F&S Bondtec и его российских партнеров решение может стать определенным 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 серьезного 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 учетом 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.

Процесс отработки параметров сварки на тестовой подложке. Длина перемычек – 120 мкм

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

Промежуточный результат отработки процесса на реальном изделии. Длина петли – 200 мкм, высота 70 мкм, ширина проводника – 45 мкм. Промежуточный результат отработки процесса на реальном изделии. Длина петли – 200 мкм, высота 70 мкм, ширина проводника – 45 мкм.``

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

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

14 июня 2017, Санкт-Петербург

Практическая конференция
«Сборочно-монтажное оборудование.
Технологии и практические решения»

Вернуться на сайт Подробнее

Офис в Москве

Глобал Инжиниринг

г.Москва Высоковольтный проезд, 1/49, офис 303

+7 495 980 0819

Время работы:

Офис в Санкт-Петербурге

Глобал Инжиниринг

г.Санкт-Петербург Набережная Чёрной речки, 41, БЦ «Прогресс Сити», офис 215

+7 495 980 0819

Время работы: