Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
- TAGS
- rockwell
- www.power-e.ru
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 3’2010<br />
Технологии<br />
Рис. 8. Влияние температуры<br />
термокомпрессии на количест<strong>в</strong>о отслоений<br />
при про<strong>в</strong>ерке прочности на отры<strong>в</strong>: 1 — 480 °С;<br />
2 — 520 °С; 3 — 560 °С<br />
<strong>в</strong>ерхностей за счет образо<strong>в</strong>ания дефекто<strong>в</strong> кристаллической<br />
решетки <strong>в</strong> <strong>в</strong>иде дислокаций.<br />
С момента образо<strong>в</strong>ания акти<strong>в</strong>ных центро<strong>в</strong><br />
на контактных по<strong>в</strong>ерхностях наступает стадия<br />
раз<strong>в</strong>ития <strong>в</strong>заимодейст<strong>в</strong>ия соединяемых<br />
материало<strong>в</strong> — как <strong>в</strong> плоскости контакта, так<br />
и <strong>в</strong> объеме зоны контакта. Это создает усло<strong>в</strong>ия<br />
для <strong>в</strong>озникно<strong>в</strong>ения химических с<strong>в</strong>язей между<br />
контактными материалами, однако они еще<br />
недостаточны, что и при<strong>в</strong>одит к отслаи<strong>в</strong>анию<br />
соединений. Для у<strong>в</strong>еличения числа акти<strong>в</strong>ных<br />
центро<strong>в</strong> по <strong>в</strong>сей площади <strong>в</strong>заимодейст<strong>в</strong>ия и с<br />
целью минимизации отслоений необходимо<br />
у<strong>в</strong>еличи<strong>в</strong>ать не только температуру до 560 °С,<br />
но и <strong>в</strong>ремя с<strong>в</strong>арки до 6–9 с.<br />
При этом необходимо учиты<strong>в</strong>ать <strong>в</strong>ремя <strong>в</strong>ыдержки<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> после химической обработки<br />
до термокомпрессионной с<strong>в</strong>арки. Этот фактор<br />
<strong>в</strong>ажен, поскольку при хранении уже протра<strong>в</strong>ленных<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> со <strong>в</strong>ременем начинает расти<br />
пленка Al 2 O 3 .<br />
Керамические держатели с напыленным<br />
слоем алюминия, а также ленточные алюминие<strong>в</strong>ые<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>оды <strong>в</strong> количест<strong>в</strong>е по 60 шт.<br />
для удаления толстого оксидного слоя под<strong>в</strong>ергались<br />
обезжири<strong>в</strong>анию с последующей<br />
химической обработкой <strong>в</strong> течение 100 с<br />
<strong>в</strong> раст<strong>в</strong>оре на осно<strong>в</strong>е фтористого аммония.<br />
Затем указанные детали были разделены<br />
на четыре группы по 15 шт. <strong>в</strong> каждой.<br />
Термокомпрессионное присоединение ленточных<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> к керамическому держателю<br />
<strong>в</strong>ыполнялось при оптимальных режимах и с<br />
различным сроком хранения после химической<br />
обработки: 1 <strong>в</strong>ариант — 1 сутки; 2 <strong>в</strong>ариант<br />
— 10 суток; 3 <strong>в</strong>ариант — 20 суток; 4<br />
<strong>в</strong>ариант — 30 суток.<br />
Механическая прочность микрос<strong>в</strong>арных<br />
соединений контролиро<strong>в</strong>алась на отры<strong>в</strong> <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>ода<br />
под углом 90° на каждом <strong>в</strong>арианте после<br />
про<strong>в</strong>едения диффузионной термо<strong>в</strong>ыдержки<br />
при +500±20 °С и V к = 30 мм/мин. На <strong>в</strong>ыборке<br />
по 2 шт. из каждого <strong>в</strong>арианта про<strong>в</strong>едены исследо<strong>в</strong>ания<br />
состояния по<strong>в</strong>ерхностного слоя<br />
алюминия, а также лазерный фотоакустический<br />
контроль качест<strong>в</strong>а монтажа <strong>в</strong>нешних<br />
ленточных <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong>. Как показал эксперимент,<br />
наибольший процент отры<strong>в</strong>а с<strong>в</strong>арного<br />
соединения у <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> без обработки (83,3%),<br />
а самый малый — у исходных и с <strong>в</strong>ыдержкой<br />
1 сутки. Для <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> с <strong>в</strong>ыдержкой 10, 20 и 30<br />
суток характерен пропорциональный рост отказо<strong>в</strong>,<br />
обусло<strong>в</strong>ленный у<strong>в</strong>еличением <strong>в</strong>ремени<br />
<strong>в</strong>ыдержки (рис. 9).<br />
Это можно объяснить тем, что непротра<strong>в</strong>ленные<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>оды имеют больший слой оксидной<br />
пленки, что очень сильно ухудшает<br />
качест<strong>в</strong>о термокомпрессионных соединений.<br />
Внешний <strong>в</strong>ид термокомпрессионного соединения<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>ода с напыленным слоем алюминия<br />
показан на рис. 10.<br />
Чтобы <strong>в</strong>ыяснить <strong>в</strong>лияние этой оксидной<br />
пленки на качест<strong>в</strong>о формиро<strong>в</strong>ания микрос<strong>в</strong>арных<br />
соединений, был про<strong>в</strong>еден лазерный<br />
фотоакустический контроль качест<strong>в</strong>а монтажа<br />
<strong>в</strong>нешних ленточных <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> на керамические<br />
платы, результаты которого предста<strong>в</strong>лены<br />
на рис. 11. Анализ лазерной фотоакустической<br />
топограммы показы<strong>в</strong>ает, что часть<br />
площади физического контакта изолиро<strong>в</strong>ана<br />
оксидной пленкой (с<strong>в</strong>етлые зоны <strong>в</strong> области<br />
с<strong>в</strong>арных соединений). Таким образом, <strong>в</strong>идно,<br />
что площадь физического контакта микрос<strong>в</strong>арных<br />
соединений уменьшается с у<strong>в</strong>еличением<br />
длительности хранения до 30 суток.<br />
Так, для образца № 1.1 с длительностью хранения<br />
1 сутки после тра<strong>в</strong>ления площадь физического<br />
контакта соста<strong>в</strong>ляет <strong>в</strong> среднем 53%,<br />
для образца № 3.2 через 20 суток хранения она<br />
снижается <strong>в</strong> среднем до 43%, а для образца №<br />
4.1 через 30 суток соста<strong>в</strong>ляет 27%. Полученные<br />
результаты исследо<strong>в</strong>аний указы<strong>в</strong>ают на присутст<strong>в</strong>ие<br />
дополнительной оксидной пленки<br />
<strong>в</strong> области микрос<strong>в</strong>арного соединения.<br />
Про<strong>в</strong>едены испытания по оценке надежности<br />
микрос<strong>в</strong>арных соединений, <strong>в</strong>ыполненных термокомпрессионной<br />
с<strong>в</strong>аркой. С целью <strong>в</strong>ыя<strong>в</strong>ления<br />
приборо<strong>в</strong> с механическими или структурными<br />
дефектами, которые проя<strong>в</strong>ляются при циклической<br />
смене температуры <strong>в</strong> изменении электропараметро<strong>в</strong><br />
или механических нарушениях, режимы<br />
испытаний <strong>в</strong>ыбраны следующие: температура<br />
<strong>в</strong> камере тепла +175±5 °С; температура <strong>в</strong> камере<br />
холода +60±3 °С; количест<strong>в</strong>о цикло<strong>в</strong> — 10;<br />
<strong>в</strong>ремя <strong>в</strong>ыдержки <strong>в</strong> камере — 30 мин.<br />
а<br />
б<br />
<strong>в</strong><br />
Рис. 9. Отказы приборо<strong>в</strong> при различном <strong>в</strong>ремени <strong>в</strong>ыдержки до термокомпрессионной с<strong>в</strong>арки<br />
Рис. 10. Внешний <strong>в</strong>ид соединения <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>ода<br />
с напыленным слоем алюминия: а) после<br />
термокомпрессионной с<strong>в</strong>арки; б) после<br />
про<strong>в</strong>ерки прочности на отры<strong>в</strong>; <strong>в</strong>) отслоение<br />
с<strong>в</strong>арного соединения<br />
104 www.power-e.ru