20 Загальна характеристика методів та етапів зборки імс. Операції до зборки

Весь процес складання ІМС умовно можна поділити на декілька етапів: розділ пластини із сформованими елементами на кристали; монтаж кристалів на плату (при складанні гібридних ІМС) або до основи корпусу; під'єднання відводів; захист ІМС. Для захисту інтегрованої мікросхеми від дії зовнішних впливів, а саме механічної сили, вібрацій, вологи, температури та інше, її герметизують захисним покриттям, керамікою, склом або в герметичному металічному корпусі.

Для того, щоб на складальні операції поступили якісні мікросхеми, , після _кожної операції проводиться контроль, а найдосконаліший- при розділенні на кристали (окремі чіпи).

До розділення пластини на окремі кристали доцільно провести так званий вхідний контроль, який проводиться в автоматичному режимі.

Пластину, що контролюється закріплюють на предметному столику з допомогою вакууму. Предметний столик по командам з контрольної апаратури переміщується на встановлений крок по осі Х, а після обробки строчки по осі У для переходу на наступну строчку .

Для нанесення подряпин (скрайбування) застосовують алмазні різці, які мають робочу частину у вигляді три - чи чотиригранної піраміди або чотиригранної зрізаної піраміди (рис. 1 ). Після скрайбування пластину переносять в установку з гумовими підпружиненими валиками або півсферою, де гідравлічним способом проводять ломку кристалів. Для розділення пластин також можливе застосовування хімічного травлення з попереднім нанесенням маски.

В процесі складання ІМС виконується велика кількість електричних з'єднань відводів кристалів і компонентів з внутрішніми контактними площинами та відводами корпусу, де використовується, різні матеріали. Тому для виконання з'єднань застосовуються різноманітні методи До таких методів відносяться: спаювання, зварювання, з'єднання з допомогою клеїв і т.д.

Лазерний розділ пластин проводиться без додаткового механічного розподілу на кристали. Процес здійснюється з попереднім нанесенням рисок і наступним розділом лазерним променем або одначасним розділенням на кристали. Утворення рисок проходить в результаті випаровування матеріалу при дії на пластину сфокусованого лазерного променя значної потужності. При наскрізному різанні відбувається процес плавлення.

Монтаж кристалів

Після розділу пластини на кристали проводять їх монтаж і закріплення всередині корпусу шляхом спаювання чи приклеювання. При виборі способу кріплення кристалу до основи корпусу необхідно забезпечити високу механічну міцність з'єднання, добрий тепловідвід і, в більшості випадків, хорошу електропровідність. З цією метою застосовують клеї, скло, компаунди і електропровідні пасти .

З'єднання клеями і компаундами дістали широке розповсюдження через простоту технології, низьку вартість, можливість застосування недорогих металів, які забезпечують механічну міцність і надійність.

Перед склеюванням поверхні потрібно старанно очистити від жиру, висушити і покрити тонким шаром клею. Після очищення і сушіння на поверхні, що склеюється, не повинно залишатися забруднень, тобто слідів жиру і розчинників, які сприяють пористості та утворенню механічних напружень при затвердінні клею.

Якщо клей має недостатню текучість, то склеювання проводять в касетах, де передбачена можливість прикладання зовнішнього стискуючого зусилля. При хорошому розтіканні клею, з'єднання проводять без використання касет. Процес склеювання завершується термообробкою, де на першому етапі повністю усувається розчинник, а на другому, при вищій температурі, - проводиться полімеризація. Способи і режими термообробки визначаються складом клею і конструкцією з'єднувальних деталей.

Клеї і компаунди мають невисоку теплопровідність, що є їх основним недоліком. Іноді для з'єднання кристалу з основою корпусу застосовують скло.

Для кріплення кристалу на основі металічних корпусів рекомендується застосовувати електропровідні евтектичні сплави, в яких по всьому об'єму проходить одночасна кристалізація складників при найнижчій для даної системи евтектичній температурі. Їх затвердіння супроводжується виділенням дрібних, добре зв'язаних між собою кристалів, що забезпечує якісний шов. Спаювання евтектичними сплавами здійснюють за допомогою спеціальних прокладок (дисків, кульок) чи безпосереднім контактним з'єднанням кремнієвого кристалу з посадочною площадкою, на яку попередньо наноситься шар золота, товщиною 6-9 мкм.

Якщо необхідно зменшити температуру спаювання, то застосовують припой на основі золота і олова (80% Аи + 20% Sn), який має температуру евтектики. 280°С, або ПОС-61 з температурою 183°С. Застосування низькотемпературних припоїв дозволяє легко демонтувати бракований кристал.