Межъячеечный и межблочный монтаж

1. Особенности крепления элементов конструкций

ячеек и блоков

Процессы монтажа ячеек и блоков МЭА по существу являются завершающими. Сущность их состоит в сборке функциональных узлов на уровне ячеек и микросборок, соединении их между собой и отдельными радиокомпонентами, входящими в состав блока. И, наконец, установка в общий корпус, который всегда герметизируется для случая применения бескорпусных ИМС.

Наиболее часто для крепления элементов конструкций в ячейках и блоках используются методы (кроме механического крепления) пайки и приклейки.

Приклейка микросборок и других бескорпусных компоненте ячеек и блоков является достаточно критической операцией в тон смысле, что в случае достаточно интенсивного газовыделения из клеевого шва в замкнутом герметизированном объеме в температурном диапазоне эксплуатации становятся возможными физико-химические реакции продуктов газовыделения с пленочными элементами микросборок и с элементами полупроводникового кристалла; особенно нежелательным является наличие в продуктах газовыделения таких агрессивных компонентов, как атомы хлора, фтора, молекулы водорода, воды. Наиболее коррозионно-опасными веществами по отношению к металлам являются также муравьиная и уксусная кислоты, формальдегид, фенол, аммиак. В усло­виях замкнутого объема газообразные продукты старения полимерных и лакокрасочных материалов в сочетании с остаточной влагой оказывают разрушающее воздействие на металлы и гальванопокрытие, влияют на надежность и работоспособность отдель­ных элементов и узлов изделий. В табл. 1.1 приводятся данные анализа водных вытяжек некоторых полимерных материалов, применяемых для монтажа ячеек и блоков, МЭА (водные вытяжки получали путем кипячения 100 мг материала в 100.мл воды). Как видно из таблицы, применение таких материалов, как эмаль МЛ-165, полиамид П-68, гетинакс, в герметизированном объеме блоков ответственной аппаратуры явно нецелесообразно.

Таблица 1.1

Наименование материалов Количество коррозийно-активных веществ, выделяемое материалом, х103, мг/дм2 Качественные реакции pH Муравьиная кислота Уксусная кислота Аммиак Фенол Формальдегид Cl- CO2- O2- Эмаль МЛ-165 1410,9 81,55 237,1 - 59,07 - - - 4,5 Лак УР-231 430,6 - 38,1 - 0,29 - - - 6,0 Эмаль ЭП-51 161,2 - 126,2 7,5 0,89 - - - 8,35 Лак Э-4100 155,1 - 124,8 7,4 0,86 - - - 8,45 Эмаль ПФ-115 896,1 - 129,9 - 3,1 - - - 6,1 Полиамид П-68 2724,6 - 157,9 - 1,75 - - - 6,75 Гетинакс 602 - 1018 4190 0,11 + + + 5,76 Текстолит 403 - 507 487 0,5 + + + 8,06 Стеклотекстолит 160 - 393 144 Следы - + + 8,56

В табл. 1.2 сведены данные по технологическим и эксплуата­ционным характеристикам клеев, применяющихся для монтажа ячеек и блоко^ МЭА. Как видно из этого перечня, для приклейки нецелесообразно использовать материалы типа мастики ЛН, ко­торая при +85°С и повышенном содержании влажности достаточ­но интенсивно выделяет молекулы НС1 и атомы С1. Наличие этих химических веществ в газообразном состоянии в условиях замкну­того герметизированного объема приводит ( при определенном ко­личестве мастики в блоке) к обрывам и даже исчезновению тон­копленочных резисторов, увеличению обратных токов' коллектор» ных переходов, снижению коэффициента усиления МДП-транзисторов и даже к отслоению тонкопленочных шин коммутации при условии, что их ширина составляет менее 40—50 мкм (например, микрополосковых линий микросборок СВЧ диапазона). Эти дан­ные подтверждаются сведениями о газовыделении из некоторых органических

Таблица 1.2

Марка, тип материала	Режимы и условия обработки		Рекомендации по применению
	Время сушки, ч	Темпера­тура по­лимериза­ции, оС
Клей ВК-9 (смола ЭД-20, смола ПО-300 продукт АДЭ-3; асбест марки «А»)	24 1, затем 1,	18-25 18-25 60-70	Крепление жгутов, проводов, склеивание различных металлов, пластмасс, резин, керамики, эбонита, ситалла, феррита между собой
Клей К-400 (смола T-III, смола Л-20, двуокись титана)	48 4	25±10 80±5	Создание вакуумплотных клеевых швов, склеивание металлов, стеклопластиков, керамики, фторопласта, силикатных стекол, пресс-материалов
Клей 88-Н	36 6 затем 4	25±10 25±10 60±80	Склеивание пластмасс, метал- лов, резин, эбонита, кожи, вой- лока, брезента, керамики, каотона
Клей ПС (полистирол, толуол, бутилацетат)	0-19 3-4	25±10 35±5	Проклеиваняе витков катушек контуров высокой частоты
Клей: БФ-4	20-24 6-8 1-2	25±10 60-80 140-160	Склеивание металлов, пластмасс, керамики, ситалла, силикатного стекла, феррита, бумага, картона, ткани, кожи.
Клей: БФ-2	20-24 1-2	140-160 25±10
Компаунд ЭТК-21 (смола ЭД-20, полиэтилакрилат МГФ-9, стирол,полиэтилен-полиамин)	24 7 6 4	18-25 60±5 70±5 100±5	Склеивание металлов и неметаллов в качестве теплопроводящего соединителя
Контактол К-12Б (компаунд К-139, полиэтилен-полиамин циклогексанол и серебро азотнокислое)	1 10	18-25 80±5	Создание проводящих соединений в различных электрических цепях постоянного и переменного тока
Клей ЛН (наирит, дихлор-этан, клей лейкопат и двуокись титана)	48-72 7-10	25±10 65±10	Для крепления электрорадио- компонентов к печатным платам, монтажа жгутов и проводов к металлическим поверхностям
Мастика ЛН	7-8 12-15 48-72	70±5 15±5 25±10	Получение вакуум плотных со единений, создание разъемов корпусов
Компаунд ПДИ-21 (каучук ПДИ-ЗАК, триэтаноламин, ангидрид изометилтетрагид- рофталовый)	14 10	70-80 100±5	Получение вакуум плотных соединений, создание разъемов корпусов
Виксинт ПК-68 (каучук СКТН и катализатор № 68)	24 6-8	18-25 70±5	Заливка фотосопротивлений, создание светопроводящей изоляции
Компаунд КТ-102 (масло касторовое в продукт 102Т)	6 72	65±10 25±10	Приклейка изоляционных прокладок к МПП, заливка намоточных изделий, трансформаторов, фильтров, выпрямителей и т. д.
Клей-мастика ГИПК 23-12 (компонент А и клей лейко- ват с добавлением двуокиси титана)	48 7-10	25±10 65±5	Вместо мастики ЛН

лаков и компаундов при повышенной температуре (+ 85 и +125°С).

Полученные усредненные данные для применяемых клеев при­ведены в табл.,1.3,

Таблица 1.3

Материал мастики, компаунда	Время пребы­вания на воз­духе после отверждения, ч	Газовыделение, мм3/г ч		Потери массы, %
		+85 °С	+125 °С
Мастика ЛН	2 16	0,25 2,1	0,4 3,5	0,0035
Компаунд У-9М	2 16	0,2 1,1	0,3 1,2	0,0030
Мастика ГИПК-23-12	2 16	0,1 1,0	0,15 1,0	0,0013

Важным, однако, является не только количество продуктов га­зовыделения, но и их состав. Преимущественным компонентом в составе газов, выделяющихся в процессе эксплуатации, является вода, кроме того, имеются следы СО², СО и простейших углево­дородов. В то же время при газовыделении мастики ЛН (в отли­чие от двух других исследованных материалов) масс-спектрометр четко фиксирует содержание НС1 и С1 (до 2—5%), а также сле­ды фтора. Как видно из табл. 1.3, долгое пребывание в атмосфере после сушки клеев и компаундов нецелесообразно. Обычно либо ограни­чивают время пребывания собранных бескорпусных микросборок, ячеек и блоков МЭА даже в условиях гермозоны (они могут хра­ниться неопределенно долгое время в шкафах с защитной атмос­ферой), либо перед герметизацией подвергают их повторной тер­мообработке, сушке. Для иллюстрации этого положения приведем данные о газовыделении микросборок на подложке из поликора размером 24X30 мм в зависимости от времени пребывания в гермозоне после монтажа на них 16 кристаллов размером 2X2 мм (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Время пребывания в гермозоне, ч	Газовыделение, мм3/г ч
	+85 °С	+ 125 °С
0,5	0,012	0,016
1,0	0,021	0,026
3,0	0,028	0,039
7,0	0,035	0,048
12,0	0,043	0,066
24.0	0,96	2,16
48,0	2,79	3,06

Одной из причин возможных изменений свойств элементов схе­мы в герметичном блоке является наличие остатков растворите­лей, применяемых для отмывки деталей блоков, а также входя­щих в состав лаков, эмалей и других компаундов. При этом ча­сто в технологии используется смесь растворителей, как легколе­тучих (ацетон, бензол, этиловый спирт), так и труднолетучих (кси­лол, циклогексанон), табл. 1.5. Взаимодействие с парами раство­рителя приводит к набуханию защитных органических покрытий, химическим реакциям, продукты которых могут быть весьма агрессивными. Чтобы избежать этого, перед герметизацией блоков проводится их тщательная сушка. Затруднительным является в этом случае только то, что температура сушки ограничена темпера турой ИМС других полупроводниковых приборов +(70÷85) °C. Поэтому сушка при таких температурах длится до 48 ч, а ее интенсификация возможна в условиях глубокого вакуума.

Таблица 1.5

Растворители	Относительная летучесть	Температура кипения, °С	Давление паров при +20° С, мм рт. ст.
Ацетон	2,1	56	185
Этилацетат	2,9	77,15	73
Бензол	3,0	80,2	75
Толуол	6,1	110,8	22,3
Этиловый спирт	8,3	78,3	44
Ксилол	13,5	136	10
Бутиловый спирт	33	117,7	4,7
Уайт-спирит	60	70	—
Циклогексанол	807	161	7