Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 85

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 85)

!2.2. Конструкция метнллокернмнческого корпусе Г л а а а 12, КОНСТРУКЦИИ МИКРОСХЕМ И МИКРОПРОЦЕССОРОВ зво 12.1. КОНСТРУКЦИИ КОРПУСОВ МИКРОСХЕМ И МИКРОПРОЦЕССОРОВ Носитель интегральной микросхемы (корпус) служит как бы мостиком междту миниатюрными близко расположенными контактными ! площадками микросхем и более крупными соединительными про-' водштками на печатной плате. Корпус предназначен также для защиты микросхемы от механических и других воздействий дестабилизирующих факторов !температуры, влажности, солнечной радиации, пыли, агрессивных химических и биологических сред и др.). Конструкция корпуса должна удовлетворять следующим требованиям: надежно защищать элементы и соединения микросхемы от воздействий окружазо!цей среды и, кроме того, обеспечивать чистоту и стабильность характеристик материалов, находящихся в непосредственном соприкосновении с кристаллом полупроводниковой микросхемы или платой гибридной микросхемы, обеспечивать у добство и надежность монтажа и сборки микросхемы в корпус; отводить от нее тепло; обеспечивать электрическую изоляцию между токопроводяшими элементами микросхемы и корпусом; обладать коррозионной и радиационной стойкостью; обеспечивать надежное крепление, удобство монтажа и сборки корпусов в составе конструкции ячеек и блоков микроэлектронной аппаратуры; быть простой, дешевой в изготовлении, обладать высокой надежностью.

Выводы корпуса должны быть механически прочными, устойчивыми к воздействию окружающей среды и технологическим воздействиям при Пплпплспл Рис.!2.3. Конструкция стеклянного нор- пуса Рнс. 12зн Конструкция металлостеклян- ного корпуса 382 создании конструкций микроэлектронной аппаратуры, хорошо смачиваться припоем, поддаваться формовке, иметь высокую электропроводность. Р зависимости от использованных для изготовления материалов корпуса подразделяют на стеклянные, керамические, пластмассовые, металлостеклянные, металлоксрамические, металлополимерные, стеклоксрамические и др.

Металлостеклянные и металлокерамические корпуса состоят из металлического дна и металлической крышки, а также стеклянных и керамических деталей, в которые впаяны или впрессованы металлические круглого или прямоугольного сечения выводы. Металлическое дно также спаяно или спрессовано со стеклом или керамикой. Такие корпуса герметизируются созданием вакуум-плотного соединения крышки с вваренным в диэлектрик фланцем за счет пайки или сварки.

Монтажная площадка, контактные площадки и выводы таких корпусов имеют золотое покрытие толщиной 2...5 мкм для обеспечения монтажа кристаллов эвтектической пайкой и улучшения паяемости выводов нри сборке. Если золочение монтажной площадки не осуществляется, для монтажа микросхемы в корпус эвтектическую пайку не применяют, а используют только клей холодного отверждения. Для изготовления металлостеклянных и металлоксрамических корпусов используются дефицитные материалы: золото, никель-кобальтовые сплавы, — поэтому они применяются лишь для микросхем специального назначения, дорогостоящих БИС и СБИС с большим количеством выводов. Рис.

!2тк Конструкция мнкрокорпуса 333 Керамические корпуса (рис. 12,1) очень распространены (в этом варианте выполнено большое количество их типоразмеров), хотя они обладают худшими по сравнению с металлостеклянными и металлокерамическими корпусами защитными свойствами и характеристиками надежности из-за ббльшей хрупкости керамического основания и крышки, если она выполняет- ! ся тоже из керамики. Керамические корпуса имеют более высокое тепловое сопротивление. Внешние плоские металлические выводы прямоугольного сечения привариваются к внешним контактным площадкам керамического корпуса сбоку (рис. 12,!) или поверх его основания (рис. !2.2). Керамическими являются и корпуса, показанные на рис.

12.5, называемые микрокорпусами или еще кристаллодержатслями. Они представляют собой керамическую пластину, внутри которой встроены металлические дорожки, а по периметру расположены металлизированные контактные площадки, используемые в качестве внешних выводов. Такая конструкция позволяет уменьшить размеры, увеличить стойкость к механическим воздействиям, улучшить схемотехнические характеристики, повысить технологичность, снизить стоимость корпусов.

Благодаря более коротким выводам верхний частотный предел микросхемы, помещенной в кристаллодержатель, увеличивается примерно в 3 раза по сравнению с частотным пределом той же микросхемы, размещенной в другой корпус. Упрощается технологический процесс установки и сборки кристаллодержателей в микросборках и на печатных платах, ремонтопригодность аппаратуры за счет упрощения процесса смены (перепайки) микрокорпусов.

Наиболее дешев и доступен пластмассовый корпус (рис. 12.6), что определяется (см. 2 11.5). Защитные свойства пластмассовых корпусов невысоки в связи с тем, что пластмассы обладают низкими влагозащитными характеристиками и, кроме того, герметичность соединений металла с пластмассой нарушается из-за большой (на порядок!) разницы ТКЛР этих материалов. По этой причине применение пластмассовых корпусов разрешено для герметизации микросхем, устанавливаемых в стационарной аппаратуре, работающей в закрытых помещениях, в бытовой аппаратуре.

Выбор конструктивного исполнения корпуса определяется назначением, условиями эксплуатации и требованиями по сборке, установке и монтажу микросхем на печатных платах. Для микросхем, рассеивающих большие мощности, необходимо использовать корпуса с радиаторами (рис. !2.7). 1 тр и 17 и рп у 6 Ркс. 12.6. Сборочвый чертеж полупроводппковой микросхемы в пластмассовом корпусе Геплпаптйа и) Ркс. 12.7. Схематическое паображекке корпусов с теплоотводом дла микросхем повышеккОй мошпоств: ° а — теплоотвод нрнкреплен к детнлнм корпуса; а — т-оаразнма теплоотноп с размещенном крнсталлом Выбор типоразмера корпуса определяется размером необходимой монтажной площадки для установки кристалла, высотой микросхемы, а также числом ес выводов.

Каждому типу корпуса присущи свои преимущества и недостатки. Плоские прямоугольные металлокерамические, металлостеклянные корпуса обеспечивают высокие надежность и плотност монтажа, минимальные габаритные размеры и массу, однако они дороги. Наиболее дешевы монолитные пластмассовые корпуса, онц. обеспечивают наилучшую защиту микросхемы от механических воз деиствий, но нс идут ни в какое сравнение с мсталлостсклянными корпусами в отношении защиты от климатических воздействий и обеспечения оптимальных тепловых режимов работы.

Прямоугольныс корпуса с выводами, расположенными за пределами проекции тела корпуса параллельно плоскости основания, позволяют производить их сборку на обеих сторонах печатной платы без создания в ней отверстий под выводы. Процесс сборки печатных плат при использовании таких корпусов можно автоматизировать.

Для надежной работы аппаратуры, сконструированной с использованием микросхем, необходимо точное соблюдение требований по их установке, монтажу, пайке и эксплуатации, оговоренных в технической документации. В частности, микросхемы должны быть удалены от элементов МЭА, являющихся мощными источниками тепла, на расстояния, исключающие их перегрев в рабочем режиме; недопустимо располагать микросхемы в области магнитных полей постоянных магнитов, трансформаторов и дросселей. Необходимо принимать конструктивные меры и технологические приемы, исключающие воздействие на микросхемы статического электричества, Перед установкой микросхем на печатные платы необходимо организовать формовку и обрезку их выводов таким образом, чтобы исключить во время формовки и снизить во время монтажа микросхем на плату механические нагрузки на места крепления выводов к корпусу микросхемы.

Формовка круглых или прямоугольных выводов, обжатие прямоугольных выводов, их обрезка должны проводиться с помощью специальных монтажных приспособлений. Радиус изгиба выводов прямоугольного (круглого) сечения должен быть не менее двух толщин (диаметров) вывода, расстояние от корпуса до центра окружности изгиба — не менее 1 мм. Условия формовки выводов обычно о~овариваются в технической документации на микросхемы. Каждый вывод корпуса микросхемы имеет свою нумерацию.

Характеристики

Список файлов книги