7 Герметизация изделий. Контроль качества герметизации.

Герметизация — это совокупность работ по обеспечению работоспособ­ности ЭА в процессе ее производства, хранения и последующей эксплуата­ции. Герметизация может быть по­верхностной и объемной (рис. 13.1)

Пассивация и оксидирование — про­цессы подавления химически актив­ных центров, снижающие восприим­чивость поверхностей к воздействию внешней среды, которые используют­ся в производстве полупроводниковых кремниевых приборов и ИМС. Пасси­вация заключается в проведении силанирования, этилирования, сульфидирования, что приводит к образованию тонких защитных пленок (до 1 мкм). Оксидирование осуществляют при температуре 850—1200 °С в атмосфере сухого кислорода или в парах воды при высоком давлении и температуре 500—900 °С. Толшина пленки диокси­да кремния (SiC>2) составляет 0,1 — 1,5 мкм,

Герметизация стеклянными покры­тиями, наносимыми термическим испарением в вакууме халькогенидных, боросиликатных, фосфосиликатных и других стекол, позволяет дополни­тельно защитить слоем стекла толщи­ной 0,3—10 мкм пленочные конденса­торы, резисторы и ИМС.

Основными способами покровной герметизации являются пропитка, обволакивание, гидрофобизация.

Пропитка заключается в заполне­нии пор, трещин, пустот в изоляцион­ных материалах, а также промежутков между конструктивными элементами узлов электроизоляционными негиг­роскопичными материалами.

Обволакиванием называется процесс создания покровной оболочки на поверхности изделий, предназначенных для кратковременной работы в условиях влажной среды (не более 100 ч). Появление микроскопических кана­лов и зазоров вследствие разницы в температурных коэффициентах расширения и усадки обволакивающего материала и изделия неизбежно приводит к проникновению влаги внутрь изделия и потере герметичности.

Про­цесс обволакивания осуществляется несколькими способами:

окунанием в расплавленный мате­риал на 1,5—2 с; толщина слоя по­крытия зависит от вязкости мате­риала, разности температур обвола­кивающего состава и изделия (чем выше разность температур, тем больше толщина слоя);

пресс-обволакиванием расплавлен­ным термопластичным материалом под давлением, что дает равномер­ный по толщине слой;

опрессовкой.

Разновидностью обволакивания яв­ляется гидрофобизация изделий.

Гидрофобизация — повышение вла­гостойкости материалов, деталей и изделий путем нанесения на их по­верхность защитной пленки. Для получения высокой водоотталкиваю­щей способности пленок используют кремнийорганические высокомолеку­лярные соединения. Гидрофобизацию применяют для обработки стекла, керамики, сложных диэлектриков, пластмасс и тканей. Обработанные материалы теряют способность не только поглощать влагу, но и смачи­ваться ею.

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ГЕРМЕТИЗАЦИИ

Для контроля герметичности корпу­сов применяется целый ряд методов: вакуумный, вакуумно-жидкостный, лю­минесцентный, радиоактивный. Выбор метода контроля герметичности опре­деляется уровнем требований к степе­ни герметичности испытуемых объект тов, направлением и величиной газо­вой нагрузки на оболочку и др.

Macc-спектрометрический метод основан на разделении сложной смеси газов или паров по массам с помощью электрических и магнитных полей и имеет наиболее высокую чувствитель­ность. Изделия наполняются гелием двумя способами: герметизацией кор­пусов приборов и микросхем в атмо­сфере гелия; опрессовкой загермети­зированных приборов и микросхем в атмосфере гелия.

Для опрессовки ИМС загружают в камеру, которую герметично закры­вают, затем откачивают из камеры воздух до давления 14—7 Па. После откачки камеру заполняют гелием и выдерживают в ней ИМС при давле­нии (3—5)- 1(Г⁵ Па. Время выдержки ИМС в камере устанавливают в зави­симости от типов корпусов (внутрен­него объема), обычно от 3—48 ч до 3 сут. За этот период в корпуса ИМС, имеющие течи, попадает гелий, кото­рый остается в них некоторое время. После завершения цикла опрессовки давление в камере понижают до нор­мального и ИМС переносят в измери­тельную камеру для контроля герме­тичности.

Масс-спектрометрическим методом могут быть не отбракованы ИМС с большими течами, если введенный ге­лий выйдет раньше, чем они будут подвергнуты контролю, т. е. в корпу­сах не окажется пробного газа.

Суть вакуумно-жидкостного метода состоит в том, что в объеме испытуемого изделия создается давление газа, затем изделие погружается в жид­кость. Образование пузырьков свиде­тельствует об истечении газа. По ско­рости образования и размерам пу­зырьков можно судить не только о местонахождении течи, но и о ее ве­личине.

Метод погружения изделий в нагре­тую жидкость основан на обнаружении истечения газа из негерметичных приборов, наблюдаемого визуально. ИМС погружают в ванну с нагретым силиконовым маслом ВК.Ж-94А или этиленгликолем так, чтобы верхняя часть корпуса не менее чем на 50 мм находилась под поверхностью жидко­сти и были отчетливо видны одиноч­ные пузырьки, выделяющиеся из кор­пуса.