Защита поверхности p-n-переходов лаками и эмалями
Защищают p-n-переходы от внешних воздействий тонкими слоями специальных лаков и эмалей, наносимых на место выхода перехода на поверхность. Покрытие плотно сцепляется с поверхностью полупроводника и предотвращает доступ водяных паров, кислорода и др. Достоинством метода является его простота и технологичность.
Важным фактором при защите p-n-переходов лаков является чистота лакируемой поверхности, которая должна быть тщательно протравлена, промыта и высушена. После сушкиp-n-переходы переносят в специальных вакуумных эксикаторах в скафандры, в которых носят лак на поверхность кристалла. При нанесении лакового покрытия лак набирают в шприц и осторожно небольшими порциями выдавливают на поверхность полупроводникового кристалла. Для покрытия круглых структур применяют различные полуавтоматические приспособления. Сушат лак в специально выделенных термостатах. Режим сушки зависит от вида лака или эмали, а также типа прибора.
Защита p-n-переходов методом лакировки имеет ряд недостатков. К основным из них следует отнести то, что применяемые в настоящее время лаки не отвечают требованиям, предъявляемым полупроводниковой технологией: недостаточно влагостойки, плохо переносят резкое изменение температуры окружающей среды, растрескиваются или отслаиваются при низких температурах.
Кроме перечисленных недостатков, следует отметить еще один важный недостаток лаков - их способность создавать в приповерхностном слое полупроводника значительные механические напряжения, что объясняется разными коэффициентами термического расширения лака и полупроводникового материала. Таким образом, качество защиты p-n-переходов и свойства лакированных приборов зависят от свойств лаков.
Лак К-1 — довольно густая, почти прозрачная масса. Плёнка этого кремнийорганического лака после полимеризации при 130–150 0С в течение не менее 4 ч почти прозрачна и удовлетворительно переносит термоциклирование. Термостойкость около 2000С.
Лак К-57 –прозрачная вязкая масса светло-желтого цвета. Время высыхания пленки лака при температуре 2000С равно 1-1,5 часа. Удельное сопротивление при 200С равно 1014 Ом·см, а при 2000С – 1012Ом ·см. Термостойкость 180-2000С.
Защитный лак ПЭ-518 – терефталевоглицириновой смолы ТФ-4 в циклогексане; прозрачная жидкость от светло- до темно-жёлтого цвета. Обладает термостойкостью в диапазоне температур от –60 до +1000С. Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 106Гц равен 0,04. Удельное объёмное сопротивление равное в обычных условия 1014Ом·см.
Кремнийорганический лак КО-961-п — раствор полиметилвинилфенолсилоксилазана в толуоле; Плёнка высыхает при 20 С в течение 60 минут. Электрическая прочность при 20 0С равна 85 кВ/мм, а при 1500С — 5 кВ/мм. Удельное объёмное сопротивление при 200С равно 1014Ом·см, а при 1500С — 1012Ом·см. Покрытия обладают хорошей влагостойкостью и высокими диэлектрическими характеристиками. Тангенс угла диэлектрических потерь – 0,003. Диэлектрическая проницаемость 4,5.
Эмаль АС–539 — суспензия пигмента свинцового сурика в растворе эпоксидной смолы, ярко-оранжевого цвета. Разбавляется ксилолом. Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1МГц и температуре 20 0С не превышает 0,025. Плёнка высыхает при 18-230С в течение 1 ч, а при 1300С – 4 ч. Удельное объёмное сопротивление при 200С равно 5·1014Ом·см, а после пребывания во влажной атмосфере (98%) в течение 48 часов снижается до 1013Ом·см. Электрическая прочность 20 кВ/мм. Влагонабухаемость плёнки в течение 48 часов при 18-230С не превышает 1%. Эмаль устойчива к перепаду температур от –60 до + 1250С . Применяется для защиты полупроводниковых приборов и кристаллов сp-n-переходов от внешних воздействий в интервале температур от –60 до +150 С.
Эмаль КО-97— смесь кремнийорганического лака ФМ-34 и смолы БКМ-5 с добавлением пигментов и наполнителей.
Эмаль ЭП-274 — суспензия пигментов в эпоксидном лаке ЭП-074. Для разбавления применяется смесь, содержащая 30% ацетона, 30% этилцеллозольва и 40% ксилола. Время высыхания плёнки при 150 С равно 1 ч. Применяется для окраски полупроводниковых приборов, эксплуатирующихся в условиях тропического климата, и выпускаются в двух цветов: серого и черного.
Компаунды МБК-1 и МБК-3 — высокомолекулярные полимерные соединения с добавкой химически активного компонента – отвердителя, широко применяемые для защиты p-n-переходов. Перед использованием компаунды вакуумируют – обрабатывают под вакуумом. Плёнка компаунда МБК-1 после полимеризации в течение 10-12 часов при температуре 80-1000С твёрдая, а компаунда МБК-3 эластичная, поэтому устойчивость компаунда МБК-3 к термоциклам значительно выше. Термостойкость компаундов невысока — около 1500С. Удельное объёмное сопротивление компаунда МБК-3 —1012-1013 Ом·см. Компаунды обладают хорошей адгезией к германию и удовлетворительной влагостойкостью. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 50 Гц и температуре 200С равен 6·10-2 — для МБК-1 и 5·10-2— для МБК-3. Диэлектрическая проницаемость при тех же условиях соответственно равна 3,3 и 4. Электрическая прочность лежит в пределах 15–25 кВ/мм при толщине плёнки 1-1,5 мм температуре 20 С.