- •Конструктивно-технологические аспекты сборки полупроводниковых изделий
- •Глава 5. Бессвинцовая пайка в технологии производства ппи 137
- •Глава 6. Проволочный монтаж в производстве ппи 207
- •Глава 7. Групповой монтаж в технологии производства ппи 311
- •Глава 8. Контроль качества внутренних соединений ппи 348
- •Введение
- •Глава 1. Металлические материалы для формирования внутренних соединений
- •1.1. Микронная алюминиевая проволока
- •1.2. Влияние свойств проволоки и ее подготовки к сварке на качество соединений спп
- •Глава 2. Инструмент для сборочных операций ппи
- •2.1. Технологические особенности изготовления инструмента
- •2.2. Влияние конструкции инструмента на качество микросоединений
- •2.3. Схватывание инструмента с выводами при монтаже
- •2.4. Инструмент для сварки внутренних выводов спп
- •2.5. Инструмент для монтажа выводов и кристаллов
- •Глава 3. Методы и устройства для оценки адгезии пленок к подложкам
- •3.1. Неразрушающие методы
- •3.2. Разрушающие методы
- •3.3. Влияние технологических факторов на адгезионную прочность пленок с подложкой
- •3.4. Контроль адгезии в микросварных соединениях
- •3.5. Устройство для экспресс-контроля адгезии пленок к подложкам
- •3.6. Устройства для оценки адгезионной прочности локальных пленочных площадок с подложкой
- •Глава 4. Монтаж полупроводниковых кристаллов к основаниям корпусов
- •4.1. Пайка кристаллов
- •4.1.1. Оборудование для монтажа кристаллов
- •4.2. Групповая термоимпульсная пайка кристаллов
- •4.3. Оценка смачиваемости и растекания припоя по паяемой поверхности
- •4.4. Заполнение припоем капиллярного зазора между кристаллом и корпусом при пайке
- •4.5. Контроль качества паяных соединений
- •4.6. Посадка на клей
- •4.6.1. Оборудование для клеевых соединений
- •Глава 5. Бессвинцовая пайка в технологии производства ппи
- •5.1. Недостатки Pb-Sn припоев
- •5.2. Экологические аспекты проблемы бессвинцовой пайки изделий микроэлектроники
- •5.2.1. Нормативные требования к размещению твердых бытовых и токсичных промышленных отходов
- •5.2.2. Токсикологическая оценка металлов, входящих в состав припоев и покрытий для бессвинцовой пайки
- •5.2.3. Экологическая оценка припоев пос40 (40Sn/60Pb) и бессвинцового 95,5Sn/4Ag/0,5Cu
- •5.3. Покрытия для бессвинцовой пайки
- •5.3.1. Цинковое покрытие
- •5.3.2. Олово – висмутовое покрытие
- •5.3.3. Оловянное покрытие
- •5.3.4. Никелевое покрытие
- •5.3.5. Сплав никель – олово
- •5.3.6. Серебряное покрытие
- •5.4. Бессвинцовые припои в технологии производства ппи
- •5.4.1. Индиевые припои
- •5.4.2. Висмутовые припои
- •5.4.3. Припои на цинковой основе
- •5.4.4. Припои на основе кадмия
- •5.4.5. Припои на основе олова
- •5.5. Пайка кристаллов к основаниям корпусов ппи
- •5.5.1. Пайка кристаллов ппи на основания корпусов с образованием эвтектики Si-Au
- •5.5.1.1. Свойства золота
- •5.5.1.2. Подготовка золотой фольги и позолоченных корпусов ппи к сборочным операциям
- •5.5.1.3. Остаточные механические напряжения в кристаллах при эвтектической пайке Si-Au
- •5.5.1.4. Новый способ подготовки золотой прокладки к пайке
- •5.5.2. Пайка кристаллов ппи на основания корпусов с образованием эвтектики Sn-Zn
- •5.5.2.1. Возможные варианты пайки кристаллов на эвтектику Sn-Zn
- •5.5.3. Металлическая система для монтажа полупроводникового кристалла к корпусу
- •5.6. Пайка золота в изделиях микроэлектроники оловянно-индиевыми припоями
- •5.6.1. Исследование растворения золотой проволоки в жидкой фазе припоя поИн50
- •5.6.2. Исследование растворения золотой проволоки в твердой фазе припоя поИн50
- •5.6.3. Взаимодействие припоя поИн50 с золотым технологическим покрытием ппи
- •Глава 6. Проволочный монтаж в производстве ппи
- •6.1. Способы присоединения проволочных выводов
- •6.1.1. Термокомпрессионная микросварка
- •6.1.2. Сварка давлением с косвенным импульсным нагревом (скин)
- •6.1.3. Ультразвуковая микросварка
- •6.1.3.1. Расчет концентраторов для установок ультразвуковой микросварки
- •6.1.4. Односторонняя контактная сварка
- •6.1.5. Пайка электродных выводов
- •6.1.5.1. Оборудование для присоединения проволочных выводов
- •6.2. Влияние состава алюминиевой металлизации на качество микросварных соединений Al-Al
- •6.2.1. Повышение качества микросоединений, выполненных узс
- •6.2.2. Повышение качества микросоединений, выполненных ткс
- •6.3. Микросварные соединения алюминиевой проволоки с алюминиевым гальваническим покрытием корпусов изделий электронной техники
- •6.3.1. Алюминиевые покрытия, полученные электролитическим методом
- •6.3.2. Влияние свойств покрытия на качество соединений с алюминиевой проволокой при термокомпрессионной сварке
- •6.3.3. Коррозионная стойкость микросоединений Alп-Alг
- •6.4. Исследование микросварных соединений алюминиевой проволоки с золотым гальваническим покрытием корпусов изделий электронной техники
- •6.4.1. Микросварные соединения Al-Au
- •6.4.2. Термоэлектротренировка микросварных контактов Al-Au.
- •6.4.3. Повышение коррозионной стойкости микросоединений Al-Au.
- •6.5. Микросварные соединения алюминиевой проволоки в корпусах ппи с покрытиями из никеля и его сплавов
- •6.5.1. Микросварные соединения к корпусам с покрытиями Ni и его сплавами
- •6.5.2. Стойкость микросварных соединений Аl-Ni к температурным воздействиям и под токовой нагрузкой.
- •6.5.3. Свариваемость алюминиевой проволоки с никель-бор покрытием при термообработке.
- •6.6. Оптимизация режима ультразвуковой сварки алюминиевой проволоки с серебряным гальваническим покрытием корпусных деталей спп
- •6.6.1. Серебряное покрытие
- •6.6.2. Подготовка корпусов с серебряным покрытием к сборочным операциям
- •6.6.3. Выбор оптимального режима узс соединения Al-Ag
- •6.6.4. Тепловые эффекты в зоне соединения Al-Ag
- •6.7. Выбор оптимальных режимов сварки внутренних микросоединений датчиков газов
- •Глава 7. Групповой монтаж в технологии производства ппи
- •7.1. Пайка полупроводниковых кристаллов с объемными выводами к основаниям корпусов методом «flip-chip»
- •7.1.1. Изготовление шариков припоя и размещение их на кристалле
- •7.1.2. Изготовление столбиковых припойных выводов
- •7.1.3. Формирование шариковых выводов оплавлением проволоки
- •7.1.4. Пайка кристаллов со столбиковыми выводами на контактные площадки
- •7.2. Сборка ппи с паучковыми выводами
- •7.2.1. Расчет напряжений в микросоединениях, сформированных ультразвуковой микросваркой паучковых выводов к кристаллам ис
- •7.2.2. Особенности монтажа внутренних выводов бис и сбис
- •Глава 8. Контроль качества внутренних соединений ппи
- •8.1. Разработка методики оценки прочности микросоединений в изделиях силовой электроники
- •8.1. Оценка прочности микросоединений в ппи
- •8.2. Контроль прочности микросоединений бис и сбис
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Заключение
При решении вопроса о надежности паяных, сварных и клеевых соединений, наряду с выбором оптимальных способов и режимов монтажа, необходимо учитывать состав и свойства покрытий контактных поверхностей кристаллов и корпусов.
Разработка способов сборки ППИ с использованием пайки припоями без свинца в настоящее время является основной экологической проблемой микроэлектроники. Движение за полный запрет свинца в электронной аппаратуре набирает все большую силу во всех промышленно развитых странах. Особую активность проявляют правительственные и экологические организации Европейского Союза, США и Японии.
Применение бессвинцовых припоев и покрытий естественно приведет к изменению технологии пайки и в целом сборочных процессов. Потребуется корректировка режимов пайки и, как следствие, доработка технологического оборудования. Необходимо проведение комплексных испытаний бессвинцовых паяных соединений на прочность, тепловое сопротивление, коррозионную стойкость, совместимость с материалами и покрытиями обратной стороны кристаллов и оснований корпусов ППИ.
Большая новая область исследований – сборочные операции в производстве СПП. В технологии изготовления данных изделий используется проволока диаметром до 0,5 мм, поэтому необходима разработка новых методов присоединения внутренних выводов, особенно к контактным площадкам кристаллов.
Данное учебное пособие не могло охватить все конструктивно-технологические особенности присоединения кристаллов и внутренних выводов в производстве ППИ.
Авторы надеются, что настоящее учебное пособие будет полезно не только студентам, непосредственно изучающим технологию производства ППИ, но и инженерам, и аспирантам, работающим в области электронной техники и микроэлектроники.
Библиографический список
Балашов Ю.С., Зенин В.В., Сегал Ю.Е. Сборочные операции и их контроль в микроэлектронике: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2004. 229 с.
Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства. Минск: Изд-во «Интеграл», 1997. 390 с.
Горлов М.И., Емельянов В.А., Строгонов А.В. Геронтология кремниевых интегральных схем. !!!
Никитин В.Н. Проектирование и технология производства мощных СВЧ транзисторов / В.Н. Никитин, Б.К. Петров, В.Ф. Сыноров и др. М.: Радио и связь, 1989. 144 с.
Зенин В.В., Сегал Ю.Е., Спиридонов Б.А. Физико-химические процессы в микросоединениях полупроводниковых изделий: Монография. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2003. 168 с.
Груев И.Д., Матвеев Н.И., Сергеева Н.Г. Электрохимические покрытия изделий радиоэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1988. 304 с.
Мазур А.И., Алехин В.П., Шоршоров М.Х. Процессы сварки и пайки в производстве полупроводниковых приборов. М.: Радио и связь, 1981. 224 с.
Неразрушающий контроль элементов и узлов радиоэлектронной аппаратуры / Под. ред. Б.Е. Бердичевского. М.: Сов. Радио, 1976. 420 с.
Углов А.А., Анищенко Л.М., Кузнецов С.Е. Адгезионная способность пленок. – М.: Радио и связь, 1987. (Б-ка конструктора-технолога радиоэлектронной аппаратуры).
Зимон А.Д. Адгезия пленок и покрытий. – М.: Химия, 1977.
Красулин Ю.Л. Микросварка давлением / Ю.Л. Красулин, Г.В. Назаров. М.: Машиностроение, 1976. 160 с.
Лашко С.В., Лашко Н.Ф. Пайка металлов.-4-е изд., перераб. и доп.-М.: Машиностроение, 1988.-376 с.
Говард Г. Манко. Пайка и припои.-М.:Машиностроение,1968.-304с.
Малышев В.М., Румянцев Д.В. Золото.-М.:Металлургия,1979. 288 с.
Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов / Н.М. Тугов, Б.А. Глебов, Н.А. Чарыков; Под ред. В.А. Лабунцева.-М.: Энергоатомиздат, 1990. 576 с.
Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. М.: Радио и связь, 1991. 528 с.
Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику: Пер. с англ. / Под ред. А.М. Сухотина. Л.: Химия, 1989. Пер. изд., США, 1985. 456 с.
Гальванические покрытия в машиностроении: Справочник: В 2 т. / Под ред. М.А. Шлугера. М.: Машиностроение, 1985. Т. 1. 240 с.
Карамзинов Ф.В., Русак О.Н., Гребенников С.Ф., Осенков В.Н. Безопасность жизнедеятельности: Словарь – справочник / Под общей редакцией С.Ф. Гребенникова. СПб.: Изд-во «Лань», 2001.
Безопасность деятельности: Энциклопедический словарь / Под ред. засл. деят. науки и техники РФ, д-ра техн. наук, проф. О.Н. Русака. СПб: Информационно-издательское агентство «ЛИК», 2003.
Вол А.Я., Каган И.К. Строение и свойства двойных металлических систем: в 4 т. М.: Наука, 1976. Т. 3,814 с.
Блохин В.Г. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результатов / В.Г. Блохин, О.П. Глудкин, А.И. Гуров, М.А. Ханин; Под. ред. О.П. Глудкина. М.: Радио и связь, 1997. 232 с.
Свойства элементов: Справ. изд. / Под ред. М.Е. Дрица. М.: Металлургия, 1985. 672 с.
Хряпин В.Е. Справочник паяльщика.-5-е изд. перераб. и доп. М., 1981. 348 с.
Буркат Г.К. Серебрение, золочение, палладирование и родирование. Л., 1984. 86 с.
Алюминий: свойства и физическое металловедение. Справочник: Пер. с англ. / Под ред. Дж. Е. Хэтча. М., 1989. 422 с.
Онегин Е.Е. Автоматическая сборка ИС: Справ. пособие / Е.Е. Онегин, В.А. Зенькович, Л.Г. Битно. Минск: Высш. шк., 1990. 383 с.
Грачев А.А. Ультразвуковая микросварка / А.А. Грачев, А.П. Кожевников, В.А. Лебига и др. М.: Энергия, 1977. 184 с.
Холопов Ю.В. Ультразвуковая сварка пластмасс и металлов. Л.: Машиностроение, 1988. 224 с.
Колешко В.М. Ультразвуковая микросварка. Минск: Наука и техника, 1977. 328 с.
Бокарев Д.И. Модификация процесса формирования внутренних соединений силовых полупроводниковых приборов: Дис…канд. техн. наук. Воронеж, 2002. 165 с.
Сегал Ю.Е. Обеспечение качества паяных соединений кристаллов в полупроводниковых приборах для силовой электроники в процессе их разработки и серийного производства: Дис…канд. техн. наук. Воронеж, 2001. 134 с.
Болгов И.С. Металлические материалы для электроники // Электронная промышленность. 1996. № 3. С. 87-89.
Учебное издание
Зенин Виктор Васильевич
Рягузов Александр Владимирович
КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
АСПЕКТЫ СБОРКИ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
В авторской редакции
Компьютерная верстка: Рягузова А.В.
Подписано к изданию ___________
Уч.-изд. л. 18,7
Воронежский государственный
технический университет