Разработка "высоковольтного драйвера" газоразрядного экрана на полиимидном носителе

Содержание.

Глава 1. Введение ........................................ 3

Глава 2. Технологическая часть ........................... 6

2.1. Анализ существующих методов сборки .................. 7

2.1.1. Проволочные методы ................................ 7

2.1.2. Метод перевернутого кристалла ..................... 17

2.1.3. Современные конструкции гибких носителей для

монтажа БИС .............................................. 18

2.1.4. Метод переноса объемных выводов ................... 23

2.2. Разработка техпроцесса сборки "высоковольтного

драйвера" для газоразрядного экрана на полиимидном

носителе ................................................. 25

Глава 3. Конструкторская часть ........................... 26

3.1. Анализ конструкции экрана с применением

высоковольтного драйвера на полиимидном носителе ......... 27

3.2. Проектирование полиимидного носителя для сборки

высоковольтного драйвера ................................. 32

3.2.1. Автокад. Общие сведения ........................... 32

3.2.2. Конструкторско-технологические ограничения на

разработку полиимидного носителя ......................... 34

3.3. Разработка конструкции для крепления кристалла

при ультразвуковой сварке ................................ 41

Глава 4. Исследовательская часть ......................... 42

4.1. Анализ научно-технической информации по сварным

узлам лепестковых выводов бескорпусных БИС ............... 43

4.2. Оценка напряжений в сварных соединениях

бескорпусных БИС ......................................... 45

4.3. Конструктивное исполнение сварных узлов ............. 46

4.4. Расчет оптимальной рабочей длины балки,

в зависимости от толщины полиимида и толщины фольги ...... 48

4.5. Технологические рекомендации по выполнению

сварных узлов бескорпусных БИС ........................... 49

Глава 5. Расчет себестоимости высоковольтного

драйвера газоразрядного экрана и прогнозирование

путей ее снижения ........................................ 53

5.1. Понятие себестоимости ............................... 54

5.2. Затраты, включаемые в себестоимость ................. 55

5.3. Учет технологических потерь ......................... 56

5.4. Расчет себестоимости высоковольтного драйвера ....... 58

5.5. Пути снижения себестоимости ......................... 62

5.6. Расчет себестоимости изделия, учитывая пути

ее снижения .............................................. 63

5.7. Заключение .......................................... 65

Глава 6. Анализ производственно-экологической

безопасности при производстве высоковольтных драйверов

газоразрядных экранов .................................... 66

6.1. Анализ опасных и вредных воздействий при операциях

сборки и монтажа высоковольтных драйверов ................ 67

6.2. Требования безопасности при организации

технологических операций ................................. 72

6.3. Обеспечение экологической безопасности

на производстве .......................................... 78

6.4. Заключение .......................................... 82

Выводы ................................................... 83

Список литературы ........................................ 84

Приложение ............................................... 85

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1.

Введение.

К настоящему времени микроэлектроника сформировалась как генеральное

схемотехническое и конструктивно-технологическое направление в создании

средств вычислительной техники, радиотехники и автоматики.

Основополагающая идея микроэлектроники - конструктивная интеграция

элементов электронной схемы объективно приводит к интеграции

схемотехнических, конструкторских и технологических решений, которая

выражается в тесной взаимосвязи и взаимообусловленности всех этапов

проектирования интегральной микросхемы. При этом главным связующим звеном

всех этапов проектирования является задача обеспечения высокой надежности

ИМС.

Важнейшей задачей схемотехнического проектирования, является

разработка быстродействующих и надежных схем, устойчиво работающих при

низких уровнях мощности (малая допустимая мощность рассеивания), в условиях

сильных паразитных связей (высокая плотность упаковки) и при ограниченных

по точности и стабильности параметров элементов. Потенциальная возможность

ИМС на этом этапе проектирования оценивается с учетом возможностей

выбранного структурно технологического варианта ИМС и его технологической

реализации.

Конструктор, стремясь сохранить быстродействие и надежность ИМС на

проектном уровне, определяет оптимальную технологию, выбирает материалы и

технологические методы, обеспечивающие надежные электротехнические

соединения, а также защиту от окружающей среды и механических воздействий с

учетом технологических возможностей и ограничений.

При технологическом проектировании синтезируется оптимальная структура

технологического процесса обработки и сборки, позволяющая максимально

использовать отработанные, типовые процессы и обеспечивать высокую

воспроизводимость, минимальную трудоемкость и стоимость с учетом

конструкторских требований.

Важным этапом технологического проектирования, направленного на

обеспечение качества и надежности ИМС, является разработка операций

контроля на всех этапах производства ИМС: входного контроля основных и

вспомогательных материалов и комплектующих изделий, контроля в процессе

обработки, межоперационного контроля полуфабрикатов и выходного контроля

готовых изделий.

Рост степени интеграции и функциональной насыщенности единицы объема

изделий микроэлектроники, объективно приводит к микроминитюаризации их

исполнения.

Практика показывает, что проблемы, связанные с микроминитюаризацией,

комплексно могут быть решены на базе разработки и внедрения новых

конструктивно-технологических принципов сборки ИМС и аппаратуры на их

основе.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ

ЧАСТЬ

Глава 2.

2.1. Анализ существующих методов сборки БИС.

2.1.1. Проволочные методы сборки БИС.

Соединения проволокой является в настоящее время, к сожалению, пока

наиболее распространенным способом монтажа ИМС. Рассмотрим особенности

этого способа.

Присоединение проволочных выводов.

Монтажные операции, связанные с присоединением выводов,

осуществляются, во-первых, для создания внутрисхемных соединений при

монтаже кристаллов на подложках гибридных пленочных микросхем и микросборок

(контактная площадка кристалла при этом соединяется с контактной площадкой

подложки с помощью перемычки или непосредственно); во-вторых, для

коммутации контактных площадок кристалла ИМС или периферийных контактов

гибридных микросхем и микросборок с внешними выводами корпуса.

Выводы можно присоединять микросваркой или пайкой.

С помощью пайки получают ремонтопригодные соединения. В то же время ,

паяное соединение характеризуется относительно большой плоскостью и сам

процесс низкой производительностью, возможно растворение материала

перемычек и пленочных контактов в расплавленном припое; воспроизводимость

параметров соединений не высока. В связи с этим применение пайки для

присоединения выводов ограничено.

[pic]

рис 1

1-кристалл ; 2-вывод ; 3- внешний вывод;

При микросварке, соединение может быть получено за счет плавления и

давления. Микросварка плавлением основана на сильном локальном нагреве и

ускоренной взаимной диффузии соединяемых материалов. Возможность

образования при этом хрупких интерметаллических соединений и ухудшение

адгезии тонких металлических пленок к подложке ограничивает применение

этого метода.

Наиболее широко применяют разновидности микросварки давлением, при

которых соединение формируется в твердой фазе за счет сжатия поверхностей и

нагрева. Это обусловлено возможностью управления параметрами процесса, его

механизации и автоматизации, высоким качеством и воспроизводимостью

параметров соединения. При микросварке давлением, формы и размеры сварной

точки строго определены рабочей частью инструмента и площадью получаемого

соединения.

В качестве выводов используют проволоку крупного сечения из золота или

алюминия. Применяемая золотая проволока марки Зл 999.9 имеет диаметр 25-60

мкм. и относительное удлинение 10%. Недостатками такой проволоки являются

высокая стоимость, большой удельный вес, снижающаяся стойкость к вибрациям

и ударным нагрузкам, невысокое сопротивление разрыву (для отоженной

проволоки около 120 Н/кв.мм ) и возможность образования при неблагоприятных

условиях с алюминием хрупких и пористых соединений типа AlnAum.

Использование выводов из чистого алюминия марки А995 также ограничено

из-за невысокой прочности ( для мягкой проволоки около 75 Н/кв.мм ), что

вынуждает увеличивать диаметр проволоки до 100 мкм. и приводит к увеличению

площади проектируемых контактов. Лучшие характеристики имеет проволока из

алюминий-кремниевого сплава А999К09 и АК09П, и алюминий-магниевого сплава

АМ208, прочность которых, в отоженном состоянии достигает 450 Н/кв.мм. при

относительном удлинении до 4%. Проволоку выпускают в диапазоне диаметров :

27-50 мкм. Проволока марки АК09П ("прецезионная") имеет допуск на диаметр (

1 мкм. и повышенную равномерность механических свойств по длине.

Виды микросварных соединений и инструмента.

Обычно при проволочном монтаже применяются соединения встык и внахлест

.

[pic]

рис 2

При отсутствии загрязнений на соединяемых поверхностях прочность

соединений зависит от площади контакта. Давление инструмента на проволоку

приводит к пластической деформации материала проволоки. Однако, при этом

снижается прочность проволоки в месте перехода от деформируемого участка к

недеформированному. При механических воздействиях здесь возникает

концентрация напряжений. В связи с этим сварку проволочных выводов внахлест

целесообразно выполнять с переменной по длине сварки деформацией проволоки.

Это достигается наклоном инструмента на несколько градусов в сторону,

противоположную формируемой перемычке. Во избежание подреза проволоки

кромка инструмента должна быть закруглена. При сварке встык, плавный

переход проволоки в деформированную область обеспечивается закруглением или

фаской у выхода отверстия инструмента. Площадь контакта соединения зависит

от площади рабочего торца инструмента, от диаметра проволоки и степени ее

деформации. Размеры сварного соединения в зависимости от этих параметров

приведены в таблице 1.

Таблица 1

|ОСОБЕННОСТИ |Деформация | ДИАМЕТР ПРОВОЛОКИ, мкм |

|СОЕДИНЕНИЯ |проволоки |20 30 50 |

| | |100 |

| | | | | | |

|Внахлест клиновым |75 |70(30)|110(75) |180(130)|320(250|

|инструментом с |50 | |100(50) | |) |

|шириной торца 2dпр |25 |60(40)|90(40) |160(90) |320(160|

| | | | |140(70) |) |

| | |50(30)| | |270(130|

| | | | | |) |

| | | | | | |

|То же с шириной |50 |100(40|140(50) |220(90) |450(120|

|торца |75 |) |150(75) |260(130)|) |

|3dпр | |110(50| | |475(250|

| | |) | | |) |

| | | | | | |

|Встык капиллярным |25 |60(30)|90(45) |140(60) |290(100|

|инструментом при |50 | |100(75) |160(100)|) |

|диаметре шарика |75 |70(45)|150(135)| |300(200|

|(2-2.5)dпр | | | |200(175)|) |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5