- •Оглавление
- •1. Монтаж полупроводниковых кристаллов к основаниям корпусов 10
- •2. Бессвинцовая пайка в технологии производства ппи 57
- •3. Проволочный монтаж в производстве ппи 102
- •4. Групповой монтаж в технологии производства ппи 184
- •5. Контроль качества внутренних соединений ппи 218
- •Введение
- •1. Монтаж полупроводниковых кристаллов к основаниям корпусов
- •1.1. Пайка кристаллов
- •Оборудование для монтажа кристаллов
- •1.2. Групповая термоимпульсная пайка кристаллов
- •1.3. Оценка смачиваемости и растекания припоя по паяемой поверхности
- •1.4. Заполнение припоем капиллярного зазора между кристаллом и корпусом при пайке
- •1.5. Посадка на клей
- •Оборудование для клеевых соединений
- •2. Бессвинцовая пайка в технологии производства ппи
- •2.1. Недостатки Pb-Sn припоев
- •2.2. Экологические аспекты проблемы бессвинцовой пайки изделий микроэлектроники
- •2.2.1. Токсикологическая оценка металлов, входящих в состав припоев и покрытий для бессвинцовой пайки
- •2.2.2. Экологическая оценка припоев пос40 (40Sn/60Pb) и бессвинцового 95,5Sn/4Ag/0,5Cu
- •2.3. Покрытия для бессвинцовой пайки
- •2.3.1. Цинковое покрытие
- •2.3.2. Олово – висмутовое покрытие
- •2.3.3. Оловянное покрытие
- •2.3.4. Никелевое покрытие
- •2.3.5. Сплав никель – олово
- •2.3.6. Серебряное покрытие
- •2.4. Бессвинцовые припои в технологии производства ппи
- •2.4.1. Индиевые припои
- •2.4.2. Висмутовые припои
- •2.4.3. Припои на цинковой основе
- •2.4.4. Припои на основе олова
- •2.5. Пайка кристаллов к основаниям корпусов ппи
- •2.5.1. Пайка кристаллов ппи на основания корпусов с образованием эвтектики Si-Au
- •2.5.1.1. Свойства золота
- •2.5.1.2. Подготовка золотой фольги и позолоченных корпусов ппи к сборочным операциям
- •2.5.1.3. Остаточные механические напряжения в кристаллах при эвтектической пайке Si-Au
- •2.5.1.4. Новый способ подготовки золотой прокладки к пайке
- •2.5.2. Пайка кристаллов ппи на основания корпусов с образованием эвтектики Sn-Zn
- •Возможные варианты пайки кристаллов на эвтектику Sn-Zn
- •3. Проволочный монтаж в производстве ппи
- •3.1. Способы присоединения проволочных выводов
- •3.1.1. Термокомпрессионная микросварка
- •3.1.2. Сварка давлением с косвенным импульсным нагревом (скин)
- •3.1.3. Ультразвуковая микросварка
- •3.1.4. Односторонняя контактная сварка
- •3.1.5. Пайка электродных выводов
- •Оборудование для присоединения проволочных выводов
- •3.2. Влияние состава алюминиевой металлизации на качество микросварных соединений Al-Al
- •3.2.1. Повышение качества микросоединений, выполненных узс
- •3.2.2. Повышение качества микросоединений, выполненных ткс
- •3.3. Микросварные соединения алюминиевой проволоки с алюминиевым гальваническим покрытием корпусов изделий электронной техники
- •3.3.1. Алюминиевые покрытия, полученные электролитическим методом
- •3.3.2. Влияние свойств покрытия на качество соединений с алюминиевой проволокой при термокомпрессионной сварке
- •3.3.3. Коррозионная стойкость микросоединений Alп-Alг
- •3.4. Исследование микросварных соединений алюминиевой проволоки с золотым гальваническим покрытием корпусов изделий электронной техники
- •3.4.1. Микросварные соединения Al-Au
- •3.4.2. Термоэлектротренировка микросварных контактов Al-Au
- •3.4.3. Повышение коррозионной стойкости микросоединений Al-Au
- •3.5. Микросварные соединения алюминиевой проволоки в корпусах ппи с покрытиями из никеля и его сплавов
- •3.5.1. Микросварные соединения к корпусам с покрытиями Ni и его сплавами
- •3.5.2. Стойкость микросварных соединений Аl-Ni к температурным воздействиям и под токовой нагрузкой
- •3.5.3. Свариваемость алюминиевой проволоки с никель-бор покрытием при термообработке
- •3.6. Оптимизация режима ультразвуковой сварки алюминиевой проволоки с серебряным гальваническим покрытием корпусных деталей спп
- •3.6.1. Серебряное покрытие
- •3.6.2. Подготовка корпусов с серебряным покрытием к сборочным операциям
- •3.6.3. Выбор оптимального режима узс соединения Al-Ag
- •4. Групповой монтаж в технологии производства ппи
- •4.1. Пайка полупроводниковых кристаллов с объемными выводами к основаниям корпусов методом «flip-chip»
- •4.1.1. Изготовление шариков припоя и размещение их на кристалле
- •4.1.2. Изготовление столбиковых припойных выводов
- •4.1.3. Формирование шариковых выводов оплавлением проволоки
- •4.1.4. Пайка кристаллов со столбиковыми выводами на контактные площадки
- •4.2. Сборка ппи с паучковыми выводами
- •Особенности монтажа внутренних выводов бис и сбис
- •5. Контроль качества внутренних соединений ппи
- •5.1. Контроль качества паяных соединений
- •5.2. Особенности оценки прочности соединения кристалла с основанием корпуса
- •5.2.1. Контроль качества соединений кристаллов с основаниями корпусов
- •5.2.2. Оценка прочности соединения кристалла с основанием корпуса
- •1 2 3 4 5 6 7 Площадь кристалла, мм2 9,47
- •5.3. Разработка методики оценки прочности микросоединений в изделиях силовой электроники
- •5.4. Контроль прочности микросоединений бис и сбис
- •Заключение
- •Библиографический список
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2.4.4. Припои на основе олова
Данные припои уже широко применяют при пайке радиотехнической и электронной аппаратуры, работающей в различных климатических условиях. Двойные оловянно-цинковые припои находят широкое применение для низкотемпературной пайки изделий из алюминиевых и магниевых сплавов. Присадка цинка до 7 % в олово снижает температуру плавления сплава до 199 °С Добавки кадмия снижают температуру плавления оловянно-цинкового припоя. Резко снижают температуру плавления оловянных припоев добавки индия и таллия. Для улучшения технологических свойств и повышения надежности паяных соединений в оловянно-цинковые припои иногда вводят небольшие добавки серебра и алюминия. Составы припоев на основе олова приведены в табл. 2.7.
Таблица 2.7
Состав и температура плавления припоев на основе олова
Состав припоя, % |
Температура плавления, °С |
90Sn/10Zn |
210, σB = 60 МПа |
80Sn/20Zn |
280, σB = 70 МПа |
70Sn/30Zn |
315 |
60Sn/40Zn |
345, σB = 80 МПа |
46,8Sn/44,2In/9Tl |
117 |
91Sn/9Zn |
199 |
Продолжение табл. 2.7 |
|
70-80Sn/20-30Zn/l-2Ag |
280 |
79Sn/21Bi |
210 |
70Sn/30Bi |
190 |
60Sn/40Bi |
170 |
50Sn/50Bi |
150 |
83-86Sn/7,5-8,5Ag/6-8Sb (BПp6) |
250 |
90,8-93,2Sn/4,5-5,5Ag/0,8-1,2Sb/1,5-2,5Cu (BПp9) |
240 |
Припои ВПр6 и ВПр9 могут применяться без всякой защиты при работе во всех климатических условиях.
При выборе способов, режимов пайки и типов припоев, применяемых при монтаже полупроводниковых приборов и ИС необходимо знать условия их эксплуатации. Значения предельных температур различных классов ППИ приведены в табл. 2.8.
Большое разнообразие типов полупроводниковых приборов и ИС в сущности отличаются размерами корпуса, кристалла и величинами электрических параметров.
Таблица 2.8
Температуры нагрева приборов
Диоды при: |
Т °С |
Uo6p≤1600B |
190 |
Uобр≤2800В |
175 |
Uобр≤4000В |
150 |
Стабилитроны |
140 |
Тиристоры: |
|
лавинные |
140 |
нелавинные |
125 |
быстродействующие |
110 |
симисторы |
125 |
Продолжение табл. 2.8 |
|
Транзисторы: |
|
биполярные кремниевые |
200 |
биполярные германиевые |
85-100 |
полевые МДП |
150 |
полевые с управляющим переходом |
25-175 |
Оптопары: |
100-120 |
приборы с зарядовой связью |
110-140 |
При изготовлении ППИ с низкой себестоимостью должны использоваться групповые методы сборки в прецизионных кассетах. Основной способ монтажа кристаллов к основанию корпусов – это пайка в конвейерных водородных печах или в вакууме.
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.