К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 164
Текст из файла (страница 164)
СБОРКА МИКРОСХЕМ Межконтюсгная коммупшия выпалняетая с образованием длинных электрических связей между отдельными контюстами, в результате чего вознигшют схемотехнические проблемы, особенно при разработке СВЧ-устройсш. В этом случае увеличивается время задержки в прохождении сигнала, наблюдаетая его затухание и возникают заметные паразитные емкостные связи и помехи, поэтому нельзя рассматривать изолированно электрическую схему изделия и реализацию монтажа.
Емкостная паразитюи связь эавиаит от емкости С меиду печатными проводниками, т.е. от материала платы, влагозашиты и технологии изготовления шиты: С= С „г=гса г, где С„- погонная емкость мевшу проводни- ками; Р - взаимное перекрьпие проводников; Х - коэффициент, зависящий от конфигура- ции платы и проводников; е' - диэлектриче- ская проницаемость для проводников, распо- ложенных на поверхности незащищенной пла- ты или внутри слоев (или на поверхности пла- ты, зюцищенной лаковой пленкой).
Для незащищенных плат а' = (ав+ а )/2, ддя плат, покрытых лаком после монтюка, '=(„+ .)/2, где ав, ал, ах - диэлектрическая проницаемость воздуха, материала платы и лака. Мвкроковтаятвровавве. В щюизводстве ИС контакты формируютог в основном сваркой давлением (термокомпресаией, давлением с хосвенным импульсным нагревом), контшсгной точечной сваркой (сдвоенным или расщепленным электродом), ультразвуковой сваркой, холодной аваркой. физический пргппопг различных видов сварки давлением одинаков (рис. 5.3.13). Необходимо обеспечить условия локального пластического деформир овация соединяемых материалов с разрушением и вытеснением из мест контактов охсидных пленок, увеличением плошади с металлическим контактом и снижением сопротивления Я .
Использование ультразвуковых холебаний способствует интенсификации разрушения оксидных пленок и снихению температуры и времени сварки; импульсивный нырев позволяет повыипь темперзтуру сварки; при холодной сварке происходит увеличение деформации соединяемых материалов, что в значительной степени определяется защитными металлнчесхими покрыпими на них, обладающими более высокой твердостью, чем у аоединяемых металлов, и т.д.
В контактной точечной аварке вахша обеспечить Условие Ях > гсэд + Яд, ше зтэд- сопротивление контакта электрод-деталь; Яясощютивлеиие деталей. Снижение сопротивления Га д достипются увеличением площади контакта, шлифованием контахтной поверхности электродов и тд. Коншктную точечную сварку трудно использовюь в групповой технологии, поскольку при одновременном контакгировании многих проводников нельзя обеспечить вьщеленне одинакового количеапю теплоты в каждой паре из-за разных значений )~, в разных контактирующих парах. Ввугрвузлавой и межузловой ментах. При внутриузловом монтаже длина межконтактных авязей обычно не превышает 300 - 500 мм.
Согласно классификации (рис. 5.3.14) он выполняется с применением коммутационных, часто печатных, плат. Мехузловой монтаж вьшолнжтся с применением объемных проводншсов, жгутов, гибких шлейфов и кабелей. Их контактирование производится в основном пайкой, нахруткой нли штепсельными разъемами (см. подразд. 6.1.6). Гермепыацвя. Герметизация обеспечивает работоспособность ИЭТ в условиях длительного хранения и последующей эксплуатации. В соответствии с классификацией (риа. 5.3.15) различают бескорпусную шрмегиыцию, характеризующуюся неопределенностью формы и решаментнруемую только по габаритным размерам, и корпусную зга основе неорганических и органических полимерных материалов. Корпуса различают по габаритам, форме, числу и расположению вьпюдов и т.д.
Корпуса на основе неорганических материалов обеспечивают вакуум-плотную герметизацию с потоком натекания не более 10 гг мз Па/с и использувпся при производстве ИЭТ специального назначения. Корпуса пластмассовые и полимерсодерхащие шкуумную плотность не обеспечивают и юшюотся диффузионно влагои газопроницаемыми. Бескорпусная гермепюацня изделий неорганнчеакими материалами (ЯОз, Яз)с)а стекла и др.), как правило, производится в процессе их изцповления. Для герметизации полупроводниковых структур и прежде всего МДП-структур следует выбирать химически чистые и злекгричеаки нейтральные (неполярные) герметики-полимеры.
В герметизирующей оболочке работыощих структур в этом случае образуется заряд толъко за счет развития уцрупсх видов поляризации с временем релаксации Г = 10'З ... 10'3 с. Такие материалы с относительной диэлектрической проницаемость ю, определяемой поляризацией, егп = 2,0 ... 2,2 могут применяться для герметизации ИЭТ всего технически реализуемого диапазона частот. Глава 5.3. СБОРКА МИКРОСХЕМ 526 Я Ю 6 е) а) Рве. 5.3.16. Схснм сбравдмвва дсфсатеа вэе есумсгпсаявв сбведадпппамм (е) в аавсгсгарееаеясм (б, с): 1- вывод; 2- дсфсат (ааюзнсй канах); 3- ксмвонснг; 4- газовая полость; 5- гсрмстяк; б — подложка; 1- хспсуда; 8 - дефект (зсгсканнс гсрмствка); 9- бескорпусной компонент Герметики с релаксационными видами поляризации имеют, начиная примерно с г = 10 ге с, практически любое большое время релаксации в зависимости от химического строения н физического соспшюш, прежде всего динамической вязкости г). Как видно из табл.
5.3.7, они могут применяться для герметизации структур при аГ > 1, где в — рабочая частота смещения при заряде Д в покрытии, не превышающем критического значения Дкр, и при отсутствии амплитудной модуляции подаваемого на переход обратного смещения. Влияние зарядов в покрытии на квпекторные переходы транзисторов ведет к увеличенюо обратных токов переходов, а в транзисторах л-р-л"-типа - и к увеличенюо нх пробивного напряжения до напра:кения поверхностного пробоя. Образование дефектов в конструкшшх, аналогичных изображенным на рис.
5.3.16, происходит в связи с изменением дюшения в полости при изменении температуры непосредственно после герметизации (до желатннизацни компаунда), а при герметизации раствором полимера - дополнительно в связи с повышением даюгения в результате испарения растворителя в полость. При нагреве изделия в герметике образуются сквозные каналы, раковины и пустотм, при охлаждении возможно затекание герметика внутрь капсулы (рис.
5.3.16). С повышением кон струкцион ной и функцконадьной сложности ИЭТ найподшотся нх отказы в результате коррозии элементов, возникновения шумгнрующих утечек, ослабления оптических эффекгов, что связано с изменением микроклимата в корпусах.
Зтн отказы наблюдаются н при заполнении корпусов сухим азотом с точкой росы Тр < — 60 'С до давления 120 - 130 кПа, т.е. йри полном отсутствии поступлении в корпус компонентов 5.3.7. Классвфввшгия матерлвюв пе етввсвзчдмюй алскт)аэчпеяггй врввгщаеиесзм в н эффевтивяееги гермегпзвцпи шюувревешвидшых структур с вулр - отношггельная дггэгюхгрнчесхвя проницаемость, определяемая полярюацией. внешней среды. Если критическая температура Тхр этих веществ находится в диапазоне рабочнх температур издали, например, (- 60)- (6 125) 'с, то они могут конденсироваться на твердых поверхностях и инициировать коррозионные процессы, повышать шунтируюшие утечки и тд.
Все органические распюрители, вола, аммиах, соединения серы и хлора имеют температуру Т„д < 125 'С, поэтому следует исключать их появление во внугрикорпусной среде. МОНТАЖ И ГЕРМЕТИЗАДИД 527 В соответсшии с табл. 5.3.5. источниками летучих веществ и влаги в корпусах являются сорбционно-емкие полимерсодержащие конструктивы (ПСК) - печатные платах клеевые соединения, герметики, конструкционные пластмассовые детали и др.
Интенсивность действия этих источников определяется обьемом полимерной части ПСК. В зависимости от способа герметизации квгелия и технологии его изготовления определяется время влагозащиты. Для экспернментаэьной проверки расчетных данных используется метод локального увлахнения герметиков и герметиэируюших покрытий. Сущность метода заключается в увлажнении не всей поверхности образца путем его расположения в камере югажности, а ее части и, следовательно, в отсутствии шунтирующих паразитных утечек, возникающих в процессе измерений; Датчик влюкности и приспособление для локального увлахнения образцов показаны иа рис.
5.3.17. В качестве датчика использована онтюшовэя подложка с напыленными электродами, покрытая исследуемым герметизирующим материалом. Влагозащнтные свойства покрытий оцениваются по характеру изменения (уменьшения) сопротивления мехду пленочными электродами в процессе увлажнения. Эта методика эффективна при определении влагозащнтных свойств покрьпий, имеющих различную адгезию к поверхности подложки. По показаниям датчика вшихостп можно судить о количестве влаги, адсорбированной на его поверхности.
Конструктнено-техислогичесние средства ноемшенил эффективности германизации. Начальным этапом как бескорпусной, так и корпусной герметизации являются нас сна ация поверхности кристаллов полупроводниковых микросхем и предварительная защита поверхности пассивной части гибридных микросхем. Для этого в полупроводниковой технологии используются пленки ЯОь Язв бороонликатных или фо сфор о силикатных стекол. В МДП-микросхемах, где влияние поверхности и встроенного заряда на параметры схем особенно велико, используют 513)ч4 фосфоре силикатное стекло, в гибридной технологии- пленки ЯОь ЯО, ОеО, в толстопленочных микросхемах — стекла. Зти покрытия формируются обычно в процессе изготовления микросхем.
Поверх этих сравнительно тонких слоев при беокорпусной герметизации наносят относительно толстые слои полимерных герметиков - лаков, эмалей, компаундов, нанесение которых преследует две цели: защитить иэделие от воздействий климатических факторов внешней среды и механически закрепить проволочные выводы. а) 6) Рве. 5.3.17. Датчак ттююсэж (а) в ириеткеблеиие (6) Вэи иоиааьти» увлажнения иоивмтия: 1- подложка; 3- вмвоим; 3- пленочные эисктиоим; 4- уааажииемаи поверхность; 5- датчик; 6- гермегиэируюшее выуатие; 7 - парафин; и- трубка стехливиаа; 9- сосуд; 16- иода а) 6) Рве. 5.3.18.
Схемм оваостоиоивея (а) и Иа р В(с) ер ~ 6 щриу ар бо 1- коигаянм площадка; 1- промт»чини вывод; 3- герметик; 4- кристаэл; 5- клей; б - подвезла При герметизации полупроводниковых структур с проволочными выводами большое значение имеет обоснованный выбор конструкции бескорпусного прибора Герметик может быль нанесен на одну - рабочую - сторонУ кристалла (рис. 5.3.18, а) или полностью нм покрыт путем обволакивания (рнс. 5.3.18, 6).
Выбор конструкции прибора должен основываться на таких требованиях, как устойчивость к воздействию термоциклов, отсутствие замыкании выводов на угол кристалла. Иэ табл. 5.3.8 видно, что выбор конструкции прибора зависит от температуры стеклованил '1с шрметяка. При герметизации обволакиванием повышается устойчивость приборов к воздействшо термоциклов (особенно при использовании жеспап полимеров), устраняются замыкания проводников на покрытый герметиком угол кристалла (рио. 5.3.18, 6), однако при этом на 20 - 25% увеличивается высота кристалла.
Технологически тикая герметизация может быль выполнена с помощью петли из проволоки, заполненной герметиком (рио. 5.3.19). При введении в пленку кристалла герметик переносится на него, чем обеспечивается малое отклонение высоты кристалла, Глава 5.3. СБОРКА МИКРОСХЕМ 5.3.8. Предвечгвтельвые виды герметиэацш бескорпусных врвберов е вреашючвымн выведамв для раэлвчньш условий Рве, 5,3.1й Овиееаа веа шгеивеыав иреюимыш 1- лвееаэоха с вашей; 2- пленка гевметвха Для бескорпусной герметизации биполярных полупроводниковых приборов и микросхем широко используется компаунд ЗКМ и эмаль ЗП-91. МДП-структуры могут герметизироваться этими же материалами, но с предварительной пас сивацией, выполняемой в тлеющем разряде пленкой фторопласта-4 толщиной 0,5 - 0,7 мкм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
