В микроэлектронике для изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем широко применяется ультразвуковая сварка. И здесь очень важно знать, как происходит процесс сварки, как воздействуют ультразвуковой и сопутствующий ему тепловой импульсы на структуру полупроводника. При микросварке проводников с тончайшими пленками размеры исследуемого образца очень малы, проводник бывает не толще человеческого волоса, а толщина пленки измеряется долями микрометра. Поэтому традиционные методы измерения теплового режима сварки, такие, как, например, термопара, не годятся: размеры исследуемого образца меньше регистрирующей системы.
Иногда для регистрации температурных полей удается использовать микроскоп, работающий в инфракрасном диапазоне спектра. Но, по-видимому, самым удобным методом исследования может служить «естественная термопара». Свариваются обычно два разнородных металла, и во время сварки между их холодными и горячими концами возникает термоэлектродвижущая сила.
Методом «естественной термопары» удалось детально исследовать процесс ультразвуковой приварки алюминиевого проводника к золотой пленке. Оказалось, что «индивидуальные» кинетические свойства процесса сварки существенным образом зависят от того, на какой подложке располагается пленка.
Вот опыт, в котором пленку соединяют с подложкой из вещества, плохо проводящего тепло, отличающегося низким коэффициентом теплопроводности. На первой стадии, которая длится сотые доли секунды, сразу же после включения ультразвукового сварочного генератора температура спая резко возрастает, а затем постепенно спадает. Совсем иная картина при сварке на подложке из кремния. У кремния сравнительно хорошая теплопроводность, в этом случае температура повышается постепенно, на протяжении всего процесса соединения металлов. При ультразвуковой сварке средняя температура в месте соединения металлов не превышает восьмидесяти градусов, однако не исключено, что на некоторых микроучастках могут быть такие всплески температуры, когда соединяемые материалы могут плавиться.
Детально изучив кинетику процессе сварки, можно подобрать условия, щадящие полупроводниковый образец от тепловой «травмы».
А. Рыдзевский, В. Акимов, В. Леонов, М. Еременко. Определение температуры при ультразвуковой микросварке. «Автоматическая сварка» № 6, 1976.
