Это устройство, призванное решить одну из главных скрытых проблем в производстве современной микроэлектроники — микросмещения деталей и тепловой стресс компонентов при сборке, использование столика сокращает вибрации и брак, экономя дорогие расходники, сообщил ТАСС наставник команды преподаватель кафедры проектирования и технологии радиоаппаратуры НовГУ Алексей Саплев.
«Представьте себе современный процессор или датчик в вашем смартфоне. Сердце этого устройства — крошечный кремниевый кристалл, на котором вытравлены миллиарды транзисторов. Но сам по себе этот чип бесполезен, пока его не подключат “внешнему миру” — плате или подложке. Разварка кристаллов — это процесс прокладывания “электрических мостов”. Инженеры соединяют микроскопические контактные точки на самом кремниевом чипе (“мозге” микросхемы) с металлическими ножками его защитного корпуса. Делается это с помощью тончайших металлических нитей — микропроводников из золота или алюминия, которые тоньше человеческого волоса. То есть, если сам кристалл — это суперкомпьютер, то разварка — это прокладывание сотен невидимых глазу кабелей интернета к нему. Если хоть один проводник отойдет или припаяется криво, вся система превратится в “кирпич”, — пояснил Саплев. По его словам, этот процесс критически важен в авиастроении, ракетостроении, производстве медицинского оборудования, автомобильной электроники и создании оптических систем — везде, где микросхемы должны работать безупречно в условиях больших перегрузок.
Проблема и решение: вакуум и идеальная температура
При производстве микросхем стандартные монтажные столики часто не имеют систем подогрева и вакуумной фиксации. В процессе ультразвуковой сварки возникают сильные микровибрации. Из-за них незакрепленные детали смещаются буквально на доли микрона, что делает качественную разварку невозможной. Кроме того, если нагревать полупроводники неравномерно, они испытывают термический стресс и разрушаются. Как результат — высокий процент брака и неоправданный перерасход дорогостоящих материалов.
«Мы создали специализированный столик, который решает обе проблемы. Детали прочно фиксируются на столике с помощью вакуума, что полностью исключает возможность смещения. Кроме того, устройство плавно и равномерно прогревает рабочую зону. Корпус столика выполнен из специально подобранного алюминия. Он легкий, недорогой и распределяет тепло без “холодных зон”. За нагрев отвечают сверхнадежные нихромовые ТЭНы, а температуру с точностью до градуса контролирует промышленный регулятор “Термодат 16E6” с высокочувствительным датчиком. Для идеального теплового контакта датчик “посажен” на специальный термоцемент.
Устройство получилось универсальным: на нем нанесены специальные риски-направляющие, позволяющие работать с подложками от 2 до 6 дюймов. Столик готов принимать как тугоплавкие вольфрам и молибден, так и хрупкие пьезокристаллы или оптический сапфир. Наличие канавок значительно упрощает ручное позиционирование по сравнению с импортными аналогами.