- •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
3.6. Оптимизация режима ультразвуковой сварки алюминиевой проволоки с серебряным гальваническим покрытием корпусных деталей спп
В производстве ППИ в качестве покрытий корпусов широко используют такие металлы как золото, никель и его сплавы и др.
К покрытиям предъявляются следующие требования:
• они должны обеспечивать хорошую паяемость с полупроводниковыми кристаллами и свариваемость с внутренними выводами;
• сохранять способность к пайке и сварке при заданном сроке хранения; обеспечивать антикоррозионную защиту;
• не подвергаться иглообразованию при хранении и разрушению при температурах сборки, испытании и эксплуатации;
• обеспечивать минимальное переходное электрическое сопротивление;
• быть устойчивыми к тепловому удару при монтаже приборов на печатные платы пайкой, к химическим реагентам, используемым в процессе сборки;
• обеспечивать адгезию компаунда при герметизации прибора опрессовкой полимером.
В полупроводниковой микроэлектронике серебрение используется для создания функциональных покрытий с высокой электропроводностью и стабильной величиной переходного сопротивления в местах контактов. Серебряные покрытия, полученные из обычных электролитов, характеризуются малой твердостью и незначительной износостойкостью. Для улучшения этих параметров в электролит при серебрении вводят соли никеля или кобальта. В этом случае твердость покрытия повышается в 1,5, а износостойкость – почти в 3 раза.
Серебрение деталей корпусов в практике производства ППИ, в т. ч. силовых, находит ограниченное применение из-за нестабильности качества сборочных операций. Особенно критичным является процесс формирования сварных соединений алюминиевой проволоки с серебряным покрытием траверс корпуса.
В производстве некоторых типов СПП серебро используется в качестве технологического покрытия паяемой стороны кристалла и корпуса. В первом случае осуществляется напыление пленки серебра на пластины с кристаллами, во втором нанесение серебряного покрытия на корпуса проводят гальваническим способом только на участки под пайку кристаллов и разварку внутренних выводов.
Снижение качества сборочных операций по серебряному покрытию происходит из-за наличия сульфидной пленки Ag2S на поверхности. Следует отметить, что сульфид серебра не всегда формируется в виде пленок. В некоторых случаях на серебряном покрытии вырастают тонкие копьевидные кристаллы длиной до 3-5 мм, способные приводить к короткому замыканию близлежащих цепей или их размыканию при пониженных температурах. Начало роста нитевидных кристаллов Ag2S происходит на границе раздела фаз Ag-Ag2S, его росту способствуют повышенная влажность и нагрев. Известно, что рост кристаллов сульфида серебра происходит из-за повышенной миграции ионов серебра к активным центрам и высокой подвижности их в присутствии влаги, адсорбируемой пленкой сульфида.
Таким образом, исследования по отработке технологии сварки алюминиевой проволоки с серебряным покрытием корпусных деталей ППИ актуальны и принципиально важны для создания изделий с таким покрытием. Результаты исследований могут быть успешными при учете всех особенностей и свойств серебряного покрытия, наносимого наиболее производительным гальваническим способом, и выборе приемлемого способа подготовки (очистки), деталей корпуса к сборочным операциям.