Методическое пособие 700

контактной площадки должна существенно отличаться от других.

1.2.3. Монтажная площадка корпуса

1.Сторона монтажной площадки корпуса должна быть больше соответствующей стороны кристалла не менее, чем на 2 мм. При круглой монтажной площадке диаметр ее должен быть больше диагонали кристалла не менее чем на 2 мм.

2.При посадке кристалла в корпус для удобства проволочной разварки уровень контактных площадок корпуса должен быть расположен выше планарной плоскости кристалла на 0-0,45 мм.

3.Допускается неплоскостность для монтажной площадки не более 20 мкм.

4.Оптимальная длина проволочной перемычки 1,5 мм. Соотношение между самой короткой и самой длинной перемычками не более 1 : 2.

5.Минимальный размер монтажных площадок корпуса (траверс), свободных от

стеклокерамики, равен 0,3 0,4 мм.

6. Отношение длины проволочных перемычек к высоте их дуг не более 2 : 1.

1.2.4. Состояние поверхности контактных площадок

кристалла и корпуса

1.Толщина диэлектрической пленки на контактных площадках после вскрытия допускается не более 100 Ǻ (0,01 мкм) для ультразвуковой сварки внахлест, 50 Ǻ (0,005 мкм) – для термокомпрессионной сварки встык.

Примечание. Толщина диэлектрической пленки в 100 Ǻ соответствует 10 В, 50

Ǻ– 6 В пробивного напряжения при замере методом "мягкого зонда”.

2.Толщина оксидной пленки на не планарной (обратной) стороне кристалла должна быть не более 100 Ǻ (0,01 мкм).

3.Толщина золотого покрытия на контактных площадках корпуса и монтаж-

ной площадке должна быть не менее 3 мкм. Покрытие должно быть равномер-

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ДЕФОРМАЦИИ ВНУТРЕННИХ ПРОВОДНИКОВ ИС

При изменении температуры от комнатной, например tc = 22 + 2 °С до максимальной или минимальной температур

корпуса ИС (tк макс, tк мин.), заданных в технологических условиях на ИС, происходит

увеличение стрелы прогиба, что вызывает опасность замыкания внутренних проводников на крышку корпуса. При охлаждении стрела прогиба уменьшается, возникает опасность замыкания внутренних проводников на край кристалла.

Форма внутренних проводников в зависимости от метода сварки приведена на рисунке П.2.1.

Расчет величины стрелы h проводят на этапе опытно-конструкторской разработки.

РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ СТРЕЛЫ ПРОГИБА ВЫВОДА

1. Величину стрелы прогиба следует находить по формулам (обозначения соответствуют рис. П.2.1):

– для метода У3С

– для метода УЗСН

– для метода ТКС

мин – 22 происходит изменение температу-

ры внутренних проводников ΔtL+=tк макс + 30 – 22 или ΔtL-=tк мин – 22, где 30 °С – максимальное превышение температуры

кристалла и внутренних выводов над температурой корпуса.

4. Величину изменения стрелы прогиба следует находить по следующим формулам:

– для метода УЗС

где ∆tL = ∆tL+ или ∆tL-; ∆tL = ∆tL+ или ∆tL-;

αL, αl – термические коэффициенты линейного расширения материалов соответственно внутренних проводников и основания корпуса, приведенные в табл. П.2.1;

– для метода УЗСН

Таблица П.2.1

Термические коэффициенты линейного расширения материалов

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ИС

3.1. Общие положения

Современные ИС характеризуются резким повышением плотности элементов на кристалле схемы и соответственно повышением требований к тепловым характеристикам. Надежность полупроводниковых ИС непосредственно связана с температурой кристалла. Чем выше температура кристалла, тем в общем ниже надежность ИС. Ряд факторов, ограничивающих надежность ИС, и в их числе миграция металлизации, понижение диэлектрической прочности изолирующих оксидов, деградация электрических параметров схем и пр., активизируются при повышении температуры. Таким образом, одним из важнейших требований обеспечения высокой

надежности ИС является требование тепловой устойчивости, т.е. создание необходимого теплообмена между кристаллом схемы и внешней средой в допустимом диапазоне рабочих температур. Поэтому при проектировании современных ИС очень большое внимание приходится уделять тепловым расчетам схем, рациональному проектированию путей теплоотвода от участков кристалла с большим тепловыделением, минимизаций потерь энергии в схемах.

Для того, чтобы произвести оценку допустимости того или иного режима работы ИС, на нее в технической документации (чаще всего в технических условиях) устанавливается предельная величина теплового сопротивления. Отношение изменения температуры р-n-перехода относительно окружающей среды к мощности, рассеиваемой прибором, характеризуется тепловым сопротивлением переход – среда

RT n-с. Обычно RT n-с представляет собой сумму тепловых сопротивлений: RT пере- ход-корпус и RT корпус – среда. Тепловое сопротивление определяется конструкцией

иматериалами ИС. RT n-к необходимо учитывать в первую очередь для ИС большой

исредней мощности, так как даже при очень хорошем отводе тепла от корпуса нагрев внутренних элементов ИС остается.

Тепловое сопротивление RT к-с зависит от способов отвода тепла и температуры окружающей среды и имеет в каждом конкретном случае использования ИС свое определенное значение.

Величина теплового сопротивления переход – корпус считается приблизительно равной величине теплового сопротивления кристалл – корпус и определяется отношением допустимой температуры перегрева кристалла относительно корпуса

Тк мощности рассеяния схемы Р:

RTn-к = ΔT/P [град/Вт].

Тепловое сопротивление кристаллкорпус в случае напайки равно тепловому сопротивлению тела кристалла (тепловое сопротивление припоя на два порядка меньше сопротивления тела кристалла).

В случае приклейки тепловое сопротивление кристалл-корпус практически равно тепловому сопротивлению клея, так как тепловое сопротивление кристалла по сравнению с сопротивлением клея составляет небольшую величину.

Тепловое сопротивление корпус – среда – это отношение перегрева корпуса относительно окружающей среды к мощности, рассеиваемой ИС:

RTк-с = (ТС – ТК)/P [град/Вт].

3.2. Методы определения тепловых параметров ИС

Расчет теплового сопротивления ИС может проводиться несколькими методами. Рассмотрим два из них.

ПЕРВЫЙ МЕТОД

Отвод тепла от любого нагретого тела осуществляется теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением

1. Теплообмен излучением. При по-

стоянной температуре поверхности тела и окружающей среды мощность излучения поверхности с большей температурой может быть выражена следующей формулой:

Pr = hrS(Tn4 – Tc4),

где Pr – мощность, отдаваемая излучением, Вт; S – поверхность теплоизлучения, см2; Tn, Tc – абсолютные температуры поверхности тела и окружающей среды, К; hr – постоянная лучеиспускания, равная произ-

ведению коэффициента относительного лучеиспускания материала Кs (табл. П.3.1) на постоянную лучеиспускания абсолютно черного тела h0, то есть:

где h0 = 5,73.10-12 Вт/см2.град.

2. Теплообмен конвекцией. Естест-

венная конвекция вызывается уменьшением плотности окружающей среды, соприкасающейся с нагретым телом. Считается, что при конвекции на поверхности тела образуется неподвижная пленка охлажденного газа. Через эту пленку проходит мощность