超聲能量是機械的振動動能,工作頻率超過了聲波(人類聽力正常,**頻率18kHz)。用于半導(dǎo)體封裝的超聲壓焊的頻率一般在40kHz至120kHz之間。超聲壓焊是一種固相焊接方法,這種特殊的固相焊接方法可以簡單地描述為:在焊接初期,金屬材料在摩擦力的作用下有很強的塑性流動,這就為接觸純凈金屬創(chuàng)造了條件。并且接頭區(qū)的溫升和高頻振動,進(jìn)一步引起了金屬晶格上原子的活化狀態(tài)。這樣,當(dāng)具有共價健特性的金屬原子彼此靠近,距離就會達(dá)到納米計的高度??梢酝ㄟ^通用電子在原子之間形成電子橋,即實現(xiàn)了所謂的金屬"結(jié)合"過程。
超聲焊接機又稱“接縫”,是一種利用超聲頻率(16~120kHz)的機械振動能量,將同類或異種金屬、半導(dǎo)體、塑料和陶瓷等連接起來的特殊焊接方法。目前,超聲焊接技術(shù)廣泛應(yīng)用于集成電路、電容器、超高壓變壓器屏蔽元件、微型電機、電子元器件、電池、塑膠零件的封裝等生產(chǎn)中。由于超聲波焊接具有高速、高效、高自控等優(yōu)點,成為半導(dǎo)體封裝中實現(xiàn)內(nèi)部互連的基礎(chǔ)技術(shù)。
通過對焊接過程的研究發(fā)現(xiàn),在超聲波焊接中,摩擦、塑性流和溫度是三個相互依賴的重要因素,其中摩擦起著主導(dǎo)作用,它不僅是焊接中的主要熱源,還能通過排除氧化膜的作用,為純凈金屬表面間接觸點創(chuàng)造條件。