Mikrohuzalkötések és Minőségellenőrzésük

MIKROHUZALKÖTÉSEK ÉS MINŐSÉGELLENŐRZÉSÜK

RÓKA PÉTER LÁSZLÓ IV. VILL., rokapeti@gmail.com

Konzulens: DR. ILLYEFALVI-VITÉZ ZSOLT, ELEKTRONIKAI TECHNOLÓGIA TANSZÉK, illye@ett.bme.hu

Az elektronika egyre nagyobb arányú használatával a gépjárműipar folyamatosan fejlődik mind a hétköznapi robbanómotoros, mind az újabban elterjedő hibrid és villanymotoros gépkocsik esetében. Ez utóbbiak vezérléséhez nagy teljesítményű áramkörök szükségesek, amelyeknél az IC-t leggyakrabban alumínium mikrohuzallal kötik össze a panel érintkezőivel.

A dolgozatom első részében szakirodalmi összefoglalót készítettem a mikrohuzalkötések három technológiai csoportjáról, nevezetesen a termokompressziós, az ultrahangos és a termoszonikus kötésről, valamint a kétféle kötési módszerről: a golyós-ékes és az ékes-ékes kötési módszerekről. Összefoglaltam a legfontosabb kötési paraméterek (nyomóerő, hőmérséklet, tényleges kötési idő, energia) jellegzetes értékeit a huzal átmérőjének, anyagának, valamint a kötési technológiának a függvényében.

A dolgozat második fejezetében részletesen tárgyaltam az ultrahangos huzalkötő berendezés legfontosabb részegységeit (ultrahang-generátor, piezoelektromos rezgés-átalakító és rezgés-továbbító, szerszám - ék), ezek konstrukciós kialakítási formáit, valamint a kötések minőségi paramétereire kifejtett hatásukat.

Összefoglaltam azokat a – részben még csak kísérleti állapotban lévő – módszereket, amelyeket a huzalkötés minőségének folyamat közbeni ellenőrzésére (monitorozására) fejlesztettek ki, bizonyos folyamatparamétereket és azok időbeni változását figyelve a huzalkötés kialakítása alatt. Ennek során bemutattam az ultrahang-generátor áramának, az átalakító vibrációjának, a huzal deformációjának és az ék rezgésállapotának mérésén, valamint a termoszonikus bondolás valós idejű, in-situ megfigyelésére az átalakítóba integrált kiegészítő erőmérő szenzor jeleinek mérésén alapuló monitorozási módszert. Ennek az utoljára említett módszernek különösen nagy a jelentősége, mert lehetővé teszi a jó és a szennyezett felület miatt esetlegesen kialakuló rossz kötések megkülönböztetését.

Gyakorlati munkám során teoretikusan megközelítve tanulmányoztam az Elektronikai Technológia Tanszéken lévő Orthodyne Model 20 félautomata ultrahangos huzalkötő gép működését. A gyártótól beszereztem a berendezés új, kibővített gépkönyvét és megállapítottam, hogy az egyes technológiai paramétereket mely beállító eszközökkel és milyen módon lehet beszabályozni. A géphez magyar nyelvű kezelési utasítást készítettem.

Az összegyűjtött információkat felhasználva olyan tesztpanelt terveztem és használtam a kísérleti kötések készítéséhez, amely lehetővé teszi a kötések ellenállásának négyvezetékes mérését, valamint a húzó és a letoló erő tesztelését a rendelkezésre álló eszközökkel. A gépkönyv által ajánlott módszerrel és értékekkel beállítottam a technológiai paramétereket, és a tesztlemezekre kötéseket készítettem minden esetben 250 μm átmérőjű alumínium huzallal.

A felületi bevonatokról készített összefoglalóm alapján háromféle kötési felületű – bevonat nélküli réz, immerziós ezüst és nikkel/arany bevonatú – tesztlemezt vizsgáltam. Az ajánlott technológiai paraméterekkel az ezüst és az arany felületi bevonattal rendelkező lemezekre jó formájú, megfelelő szilárdságú kötéseket készítettem, a réz felületen a kötések szilárdsága jelentősen gyengébb volt. Valószínű, hogy a nyomóerő, az ultrahang teljesítmény és/vagy a kötési idő növelésével a réz felületre készített kötések szilárdsága is javítható lenne. A paraméter-optimalizálás és a kötések gyorsított élettartam vizsgálata még további munkát igényel.

szerző

• 
  Róka Péter László
  villamosmérnöki
  nappali

konzulens

• 
  Dr. Illyefalvi-Vitéz Zsolt
  c. egyetemi tanár, Elektronikai Technológia Tanszék

helyezés