6.10. Сборочные операции

После того как все основные технологические этапы (вклю­чая металлизацию) закончены, пластина кремния, содержащая сотни и тысячи ИС, поступает на операции тестового контроля электрических параметров. На этом этапе отбраковываются и специальным лаком маркируются все ИС, параметры которых не соответствуют требуемым значениям. Трудоемкость всех контрольных операций (на всех этапах производства ИС) дости­гает до 30% себестоимости работ по созданию схем. После мар­кировки отбракованных ИС пластина кремния разделяется на отдельные кристаллы.

Разделение осуществляется методом скрайбирования, т.е., по сути, процарапыванием вертикальных и горизонтальных рисок в промежутках между соседними чипами (см. рис. 1.1). Процарапывание осуществляют либо с помощью алмазного рез­ца (наподобие того, как это делает стекольщик, разрезая стек­ло), либо с помощью лазерного луча. После скрайбирования пластину ломают на отдельные кристаллы и годные чипы мон­тируются в корпусах.

Сборка кристалла в корпусе начинается с операции, кото­рую называют посадкой на ножку (под ножкой имеют в виду дно корпуса). При этом кристалл приклеивается или припаива­ется (легкоплавким припоем) в средней части ножки (на рис. 6.20 показан простой транзистор). Затем контактные пло­щадки на кристалле соединяются со штырьками — выводами корпуса. Соединения осуществляются с помощью тонких (15-30 мкм) алюминиевых или золотых проволочек, которые одним концом закрепляются на контактных площадках, а дру­гим на торцах штырьков.

Крышка корпуса

Ножка корпуса

Рис. 6.20. Монтаж кристалла на ножке корпуса

Надежный электрический контакт между металлическими деталями (в данном случае контакт проволочек со штырьками и контактными площадками) может быть обеспечен разными методами. Наибольшее распространение в настоящее время имеет метод термокомпрессии, т.е. сочетание достаточного дав­ления (прижатия деталей друг к другу) с повышенной темпера­турой (200-300 °С), способствующей взаимной диффузии ато­мов из одной детали в другую.

Термокомпрессия, в свою очередь, реализуется в виде раз­ных конструктивных вариантов. На рис. 6.21 показан простей­ший пример. С помощью клинообразного пуансона, изготов­ленного из твердого материала (например из алмаза), проволоч­ка прижимается к поверхности контактной площадки. При этом проволочка деформируется (не­сколько расплющивается). Не­продолжительного удержания расплющенной проволочки на площадке достаточно для образо­вания их прочного соединения с малым переходным сопротивле­нием, При значительном количе­стве внешних контактов опера­ция разводки кристалла на нож­ке осуществляется только в автоматизированном процессе.

По окончании монтажа кристалла на ножке следует корпу- сирование, т.е. окончательное внешнее оформление транзисто­ра. Ножка корпуса соединяется с крышкой (рис. 6.20) путем горячей или холодной сварки (последняя по существу близка к термокомпресии). Корпусирование предполагает также защиту кристалла от влияния внешней среды, поэтому его проводят либо в вакууме, либо в среде инертного газа (азот, аргон). Бес­корпусные варианты транзисторов описаны в следующем раз­деле.

Рис. 6.21. Термокомпрессия

Главная специфика сборочных операций применительно к интегральным схемам состоит в том, что корпуса ИС многовы­водные: у простых ИС количество выводов составляет 8-14, а у больших доходит до сотен и более. Номенклатура корпусов для ИС довольно разнообразна: наряду с круглым корпусом, похо­

жим на транзисторный (см. рис. 6.20), используются прямоуго­льные корпуса: металлические или пластмассовые, с вывода­ми, лежащими в плоскости корпуса или перпендикулярными ей (рис. 6.22). Выбор корпуса в значительной степени зависит от назначения аппаратуры и способов ее конструирования.