38.2 Сборочно-монтажные операции при производстве имс. Герметизация имс.

Корпус ИМС служит для след целей:

1. обеспеч эл и мех контакты выводов кристалла с внешними выводами корпуса;

2. защищает кристалл от воздействия неблагоприятных внешних

3. эффективно отводит тепло от ИМС.

Сущ след основн виды монтажа кристал в корпус:

1. присоединение стеклом;

2. присоединение пластмассой;

3. низкотемпер пайка с прим мягких припоев

4. эвтектическая пайка.

Присоединение стеклом обеспеч низкую стоимость; хорошее согласование по ТКЛР с соед-ми материалами; возможность осуществл одновременной герметизации. Недостатками метода явл: отсутствие хорошего теплоотвода; получ недостаточно надежный электрический контакт кристаллов с корпусами. Кроме того, температура размягчения стекла высока (500˚C), что может вызвать перегрев схемы.

В случае присоединения пластмассой темпер отверждения низка, что исключ перегрев, прочность и надежность соед явл высокими. Однако пластмасса имеет низкую теплопроводимость. невозможна замена бракованных кристаллов.

Низкотемпературная пайка имеет ограниченное значение, так как прим-ые припои д. иметь низкую температуру плавления (до 180˚С). Их используют при монтаже кристаллов ИМС, работающих при макс температурах не более 80С. Достоинством низкотемпературной пайки явл легкость демонтажа кристаллов. При сборке кристаллы нагревают трижды: при монтаже кристалла, при присоединении электродных выводов и герметизации

При эвтектической пайке использ эвтектические припои (эвтектика – смесь,) – золото-кремний и золото-германий, имеющие температуры плавления соответственно 370С и 356С.

сборка на гибкой ленте-носителе. В этом методе резко повыш уровень механизации и производ-ть технологич процессов, уменьшаются затраты на материалы. Лентой-носителем служит тонкая пленка (полиамидная или полиэфирная) толщиной 0,05…0,15 мм и шириной 8…70 мм. Наиболее распространены двухслойные или трехслойные ленты-носители, покрытые адгезионным слоем

Присоед паучковых выводов ленты-носителя к кристаллам проводится либо термокомпрессией, либо уЗ сваркой. Лента-носитель с собранными приборами может быть свернута в рулон или порезана в виде отрезков заданной длины. Вначале кристаллы, размещенные на определенном расстоянии друг от друга, приклеивают воском к подложке, которую закрепляют на ленте-носителе. Каждый кристалл автоматически поочередно устанавливается под термод, который опускается до соприкосновения с паучковыми вводами (рис. 3). При прохождении импульса тока происходит нагрев и пайка одновременно всех выводов с выступами кристалла. Во время пайки воск под кристаллом плавится, и лента-носитель вместе с присоедк ней кристаллом приподним. Далее п/п-ые приборы можно герметизировать или непосредственно монтировать в аппаратуру, вырубая их из носителя и приваривая внешние выводы к печатным платам.

Присоединение электродных выводов

Прим для создания между контактными площадками кристаллов и корпусами надежного электрического контакта. Сущ 2 основных разновидности: проволочный монтаж, беспроволочный

Проволочный монтаж – это присоед тонких ал и золотых проволочек.Эта операц явл малопроизводит, трудоемкой и низконадежн. К проволочным м-м присоед-я относят: УЗ сварку, термокомпресс сварку, микроконтактную сварку, пайку.

Термокомпресс сварка – это процесс соед 2 мат-ов, находящ в ТВ. состоянии, при воздействии тепла и давления. На поверхности контактной площадки сущ выступы, микровпадины. Поэт матер проволоки д. являться пластичным, чтобы в рез-те пластич деформац произ взаимное затекание соед-х матер.

УЗ сварка – это процесс соед 2 матер, наход в тв сост, при незначит нагреве с приложен опред давления и колебаний уЗ частоты. УЗколебания, воздействуя на соед-е, нагревают его, освобождают от загрязнений и оксидов пов-ти в зоне контакта, ускор пластическую деформац выводов. В рез происход сближение физ чистых пов-ей на расст действия межатомных сил, взаимная диффузия и прочное соед 2 матер-ов. При уЗ сварке не использ припои и флюсы, что явл ее осн дост-ом.

Микроконтактная сварка – это процесс соед деталей из проводящ мат-ов при пропускании через них для разогрева импульса электрического тока и приложении некоторого давления. Одностороннюю сварку проводят:

1. двумя электродамиБ;

2,расщепленным электродомВ;

3.строенным электродом.

Пайка – это процесс получ неразъемн соед деталей с помощ расплавлен припоя, котор, взаимод с деталями образ после кристаллизац паян шов.

Пайку можно выполнять:

1. Мягкими припоями на основе олова, свинца и индия в термических печах в атмосфере защитного газа и на воздухе.

2. Пайка нагревом эл током.

3. Пайка нагревом паяльником.

4. Пайка газ паяльник в атмосфере защит газа.Проволока для выводов изгот из чистого золота, сплава золото – серебро, ал. Диам от 8–15 мкм до 50–60 мкм.

Герметизац п/П приборов и ИМС

Герметизация необходима для защиты ИМС от механических и климатических воздействий при эксплуатации. Герметичность – это способность замкнутой конструкции не пропускать газ (жидкость). Герметичность хар-ся допустимой утечкой, измеряемой в единицах потока. Осн критерий герметичности корпуса – скорость утечки гелия при разности давлений снаружи и внутри корпуса 10⁵ Па.

Корпус вып след функц в ИМС: мех защиту, теплоотвод, изоляц м/у выво-ми, компактность сборки.

Сущ след виды корпусов: металлический, пластмассовый, керамический, металлокерамический.

Ме корпуса бывают круглые и плоские. Ме корпуса применяют, если нужна высокая надежность ИМС или микросхемы служат для применения в особо жестких условиях. Они герметизируются сваркой либо пайкой. В месте контакта происход сплавление ме, образуется сварной шов.

Сущ две основных разновидности пайки:

1. пайка мест соед ТВ. припоем. При этом м/у крышкой и корпусом помещ прокладку из тв припоя, а затем помещают в печь.

2. пайка стеклянной фриттой (порошок, находящийся во взвешенном состоянии в растворителе и сод связующий элемент–воск).

Часто использ лазерную сварку, обеспечивающую возможность сварки в труднодоступных местах. При этом методе свариваемые поверхности не требуют сжатия, не нужна защитная атмосфера, ширина шва получается очень малой – до 3 мкм.

Осн достоинствами пластмасс корпусов явл малая стоимость и простота технологии, а недостатками худшее кач-во герметизац и теплоотвод, чем у ме корпусов. Герметизац осущ либо формовкой зашивкой, либо трансферная прессовка.

При трансферной прессовке ИМС помещ в закрытую форму, вносят в форму термореактив смолу в виде порошка, смолу нагревают под давлением и доводят до жидкого сост. Форму выдерживают при повыш температурах и давлении, в рез чего смола полимеризуется. Затем форму открывают и извлекают ИМС.

Пластмассовые корпуса изгот из термореактив смол.Эпоксидные смолы имеют хорошие изоляц св-ва и обеспечивают высокая прочность. Кремний органические дают высокую теплостойкость и хорошие эл св-ва. Фенольные смолы имеют низкую стоимость, но могут вызвать коррозию.

Керамические и мекерамич корпуса находят широкое прим, если материал корпуса имеет хорошее согласование по ТКЛР с материалом кристалла ИМС. Стекло используется в виде тонкого слоя, сплавленного с высокоглиноземистый керамикой, либо является составной частью керамики. В этом случае выводы фиксируются в процессе отжига. Планарные МОП–транзисторы, практически всегда герметизируют стеклом.