62671 (695134), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

где С - номинальное заданное значение емкости; С₀ -удельная емкость.

Нижняя обкладка конденсатора должна выступать за край верхней не менее, чем на 0,3 мм, пленка диэлектрика - за край нижней обкладки не менее, чем на 0,2 мм. Пасты верхних обкладок должны быть инертны к лужению.

Методы и материалы для герметизации кристаллов и плат

Под герметичностью понимают способность замкнутой конструкции не пропускать газ (жидкость) .

Абсолютно непроницаемых конструкций не существует поэтому герметичность характеризуется допустимой утечкой (течыо) газа (жидкости), измеряемой в единицах потока. Поток газа или жидкости через микроотверстия выражают единицей объема при определенном давлении за определенное время, т.е. в м³•Па/с (1,32•10^-4 м³•Па/с = 1 л•мкм рт. ст./с).

Корпуса полупроводниковых приборов и ИМС считаются герметичными при натекании гелия не более 1,32-10"⁹ м³-Па/с, Герметизация является одной из важнейших заключительных операций технологического процесса производства полупроводниковых приборов и ИМС, так как обеспечивает их надежность и долговечность при механических и климатических воздействиях в условиях эксплуатации. Кроме того, герметизация является последней операцией сборки полупроводниковых приборов и ИМС и от качества ее выполнения зависит выход годных изделий.

Подсчитано, что трудоемкость сборочных операций (вместе с герметизацией) некоторых массовых изделий микроэлектроники (транзисторов, ИМС) превышает трудоемкость всех других операций. Забракованные негерметичные приборы представляют собой довольно дорогие и почти готовые изделия, что заставляет с особой тщательностью относиться к процессам герметизации.

Постоянное стремление к повышению компактности, миниатюризации и быстродействия электронных систем вызывает увеличение плотности рассеиваемой мощности (особенно в ИМС), что усложняет теплоотвод от активных элементов, вызывая дополнительные требования к конструкции корпусов и способам их герметизации. В настоящее время установлено, что конструктивное исполнение корпусов и их герметизация не менее сложны, чем создание электронно-дырочных переходов. Исследования показали, что проникновение в процессе эксплуатации в корпус транзистора даже ничтожного количества влаги может вызвать нестабильность его параметров.

Такие способы герметизации корпусов полупроводниковых приборов, как заливка пластмассой, склеивание специальными клеями, стеклоцементами, глазурями или лаками, заварка стеклом, а также различные виды сварки и пайки, имеют свои достоинства и недостатки.

Герметизация пластмассой, например, пригодна для массового производства изделий микроэлектроники широкого применения. Приборы в пластмассовой оболочке характеризуются низкой стоимостью, хорошим внешним видом, групповой технологией производства. Но пластмассовая герметиза­ция не обеспечивает требуемой герметичности при испытаниях на климатические воздействия и в условиях эксплуатации.

Некоторые корпуса герметизируют, приклеивая керамическую крышку к металлокерамическому основанию корпуса. Такая герметизация надежна, не требует дорогостоящего обору­дования, но процессы нанесения и отверждения клея довольно длительны.

Герметизацию стеклоцементами, глазурями, лаками и стеклом применяют ограниченно.

Герметизация корпусов пайкой. В производстве изделий микроэлектроники герметизацию корпусов пайкой используют относительно редко, так как кроме, сравнительной простоты (не требуются сложные оснастка, инструмент, оборудование; процесс выполняется без приложения значительных давлений) она имеет ряд недостатков. Так, при герметизации пайкой необходим нагрев полупроводниковых приборов и ИМС до 200—420 °С, что ухудшает их параметры. Характерными видами брака при герметизации пайкой являются образование щелей (непропай) в соединениях, затекание припоя и флюса внутрь корпуса, перекосы деталей, частичное несмачивание поверхностей припоем и др. Кроме того, детали, предназначенные для пайки, должны иметь очень малые отклонения по плоскопараллельности и зазорам.

При герметизации деталей корпусов пайкой используют косвенный контактный и бесконтактный нагрев, горячий инертный газ или газопламенный источник.

При пайке с косвенным контактным нагревом герметизируемый корпус укладывают на нагреватель, разогревают вместе с припоем до необходимой температуры и накрывают крышкой, а затем прижимают ее и охлаждают корпус. Обычно такую пайку выполняют в среде защитного газа. Недостатком ее являются сложность равномерного нагрева корпуса и необходимость тщательной подгонки посадочного места нагревателя к корпусам разных размеров для создания хорошего теплового контакта.

При пайке с косвенным бесконтактным нагревом (в конвейерных газовых печах) получают лучшие результаты, так как в этом случае повышаются качество герметизации и производительность. Однако пайка в конвейерных печах требует большого количества сложных кассет, а сам процесс недостаточно управляем.

Пайка в струе нагретого инертного газа получила наибольшее распространение. Этим способом, например, герметизируют корпуса с локальным золочением деталей только в местах соединения, используя в виде отдельной детали припой, состоящий из 99-99,5 % олова и 0,1-1,0 % висмута (сурьмы или серебра). Локальное золочение хотя и усложняет герметизацию, но ограничивает растекание припоя и снижает расход золота. Толщина золотого покрытия составляет не более 1,5-2 мкм.

Пайку в струе нагретого инертного газа применяют также для герметизации металлокерамических корпусов с предварительным нанесением слоя припоя олово — висмут толщиной не менее 0,15 мм по периферии крышки. В этом случае на корпус по периметру, соответствующему форме крышки, также наносят слой золота. При нагреве соединяемых деталей струей горячего газа слой припоя на крышке плавится, смачивает золотое покрытие и герметизирует корпус.

Иногда никелевые крышки золотят в кислом электролите, используют припой слово-висмут-индий и нагрев в струе горячего инертного газа. В процессе образования паяного соединения золотое покрытие полностью растворяется в припое, который взаимодействует с чистой поверхностью никеля, находящегося под золотом, образуя после кристаллизации прочное герметичное соединение. Шов представляет собой слой припоя с мелкими включениями частиц золота и олова.

Газопламенная пайка с использованием припоя ПОС61 и ф л ю с а, при которой крышку корпуса нагревают подвижным водородно-кислородным пламенем, является довольно производительным процессом герметизации (в 8-10 раз выше по сравнению с пайкой косвенным контактным нагревом). Между тем при термических испытаниях таких корпусов на надежность они могут стать негерметичными, так как золотое покрытие крышки в зоне шва не полностью растворяется в припое. Оставшийся слой золота при термических испытаниях и эксплуатации приборов или ИМС переходит в припой постепенно и связь крышки с припоем нарушается. Слой золота, который в данном случае применяют для улучшения смачиваемости, должен быть не более 2-3 мкм, что обеспечивает его полное растворение в припое.

Кроме того, при герметизации полупроводниковых приборов и ИМС пайкой используют микроплазменный нагрев.

Герметизиция корпусов контактной контурной электросваркой. Широкое внедрение в производство контактной контурной электросварки стало возможным в связи с созданием промышленного сварочного оборудования и разработкой новых конструкций корпусов, пригодных для герметизации этим способом.

В качестве аккумулирующей системы в установках контактной контурной электросварки обычно используется батарея электролитических конденсаторов. Электрическая энергия, накапливаемая при заряде конденсаторов от источника постоянного напряжения (выпрямителя), расходуется при их разряде, превращаясь в процессе сварки в тепловую энергию.

Достоинствами этого вида сварки являются: постоянный расход электроэнергии, что обеспечивает высокую воспроизводимость результатов; кратковременность и концентрированное тепловыделение в месте соединения, обеспечивающее минимальную зону нагрева свариваемых металлов, непосредственно окружающую сварной шов; возможность качественного соединения разнородных металлов и сплавов, плохо сва­риваемых или совсем не свариваемых другими способами.

Кроме того, конденсаторная сварка способствует выравниванию фазовой нагрузки и повьпцению коэффициента мощности питающей электросети.

Основными элементами установки контактной контурной электросварки (Рисунок 2) являются выпрямитель В, преобразующий переменный ток в постоянный, батарея конденсаторов С для накопления (аккумулирования) электроэнергии и переключатель П для последовало тельного соединения батареи конденсаторов с источником питания (выпрямителем) и сварочным трансформатором Тр. предназначенным для получения в сварочной цепи больших токов при низком напряжении.

Рис 2. Электрическая схема установки контактной контурной электросварки

Накопленную в батарее конденсаторов энергию (Вт-с) определяют по формуле W = CU² ■ 10~⁶/2 (где С- рабочая емкость батареи конденсаторов, мФ; U— напряжение заряда конденсаторов, В). Из этой формулы видно, что накопленную в конденсаторах энергию можно регулировать, изменяя их емкость, напряжение заряда или одновременно оба параметра.

При контактной электросварке соединяемые детали нагреваются теплотой, выделяющейся при прохождении через них сварочного тока. Известно два метода нагрева деталей при контактной электросварке: сопротивлением или сопротивлением и оплавлением.

Характеристики

Список файлов реферата