Герметизація мікросхем

Перевагами методу є висока якість зварювального з'єднання за рахунок чистоти технологічного середовища, можливість широкого поєднання зварювальних матеріалів, простоти управління переміщенням променя, що забезпечує автоматизацію процесу зварювання. Недоліками методу є висока вартість обладнання і необхідність створення вакууму, що веде до тривалого відкачування камери, в якій проводять зварювання [3].

3.9 Холодне зварювання

Холодне зварювання - це зварювання тиском без нагрівання за рахунок спільної пластичної деформації поверхонь з'єднувальних деталей.

Цей вид зварювання застосовують, в основному, для герметизації корпусів ІМС. Зварювальні поверхні попередньо покривають шаром оксиду чи крихкого металу, товщиною в декілька мікрон. Під впливом стискуючої сили таке покриття, що має велику твердість і крихкість, руйнується, оголюючи чисту, поверхню з'єднувальних деталей, а це приводить до виникнення міжмолекулярного зв'язку. В міру збільшення тиску зона зварювання збільшується і утворюється міцне герметичне з'єднання.

Для отримання якісного з'єднання треба старанно очистити поверхні з'єднувальних деталей, нанести на чисті поверхні товстий шар оксиду чи гальванічного покриття (хром, нікель), забезпечити точне співпадання деталей і, доклавши необхідну силу, провести деформацію з'єднувальних деталей на 75-80%.

Холодне зварювання застосовується у випадку достатньої пластичності матеріалів [3], наприклад при зварюванні деталей із сплаву 28НК або сплаву з міддю МБ чи міді М-1.

Перевагою методу є низька температура зварювання, що виключає вплив нагрівання на структури ІМС. Недоліки методу обумовлені: складністю надійного з'єднання різностінних деталей, нерівномірністю пластичної деформації по периметру прямокутного корпусу і обмеженим вибором матеріалів деталей, що зварюються [3].

3.10 Електроконтактне зварювання

Застосовується для з'єднання деталей, матеріал яких не піддається пластичній деформації до утворення суцільного зварювального шва. Електроконтактне зварювання ділиться на: конденсаторне, точкове і роликове.

На рис 3.5. показана схема точкового конденсаторного зварювання. Зварювання деталей при складанні ІМС (кришка і основа) проводять шляхом затискування між електродами, які під'єднані до вторинної обмотки трансформатора. Від напруги мережі заряджають конденсатори, після чого їх перемикають на первинну обмотку трансформатора. Зварювання відбувається в момент розряду конденсаторної батареї через первинну обмотку трансформатора та при прикладенні тиску Р. Вторинна обмотка, яка під'єднана до електродів, встановлених по периметру корпусу, виконує роль зварювального інструмента. Для центрування електродів по периметру використовують спеціальні пристосування.

Рис 3.5 Схема конденсаторного електрозварювання [3]:

С - конденсаторна батарея;

П - перемикач;

Тр - трансформатор;

1 - герметичний корпус;

2 - електроди;

3 - електричне коло зварювальної установки.

Залежно від зварювальних матеріалів режими процесу регулюються ємністю конденсаторної батареї, величиною коефіцієнта трансформації зварювального трансформатора і зусиллям притиснення деталей, що зварюються. Якість з'єднання залежить від правильного вибору режимів зварювання, чистоти обробки поверхні зварювальних деталей і електродів.

У випадку, коли електроди, які застосовують для проведення процесу, виконані у вигляді роликів, то зварювання називається роликовим. Ними притискують по периметру корпус ІМС, задають силу струму і в атмосфері аргону відбувається процес зварювання.

3.11 Аргонно-дугове зварювання

Аргонно-дугове зварювання здійснюється за допомогою спрямовуючого електрода з продуванням аргону через пальник. Це забезпечує стабільне горіння дуги і високу якість зварювального шва. Цей процес проводиться у вакуумній камері в атмосфері гелію і застосовується для вакуумної герметизації корпусів.

Аргонно-дугове зварювання виділяється серед інших високою продуктивністю [3]. Недоліком методу є сильний термічний вплив в місці зварювання деталей, тому виникає необхідність конструктивного збільшення розмірів деталей під зварювання.

Після зварки корпус витримується 72 години при Т=150-200 ?С [6]. Після завершення всіх операцій проводиться контроль на герметичність корпусу, вібростійкість, випробовування на ударні нагрузки, чи захисного покриття та функціонування інтегральної мікросхеми.

Матеріалами для герметизації служать пластмаси [8], політетрафторетилен [7], композиційні порошкові пластмаси, епоксидні смоли, стекла [7], кераміка [8], сировина для виробництва якої є доступна і дешева[7]. При масовому виробництві виробів однакової форми і розмірів застосування пластичних мас забезпечує високу продуктивність праці. Широко застосовуються компаунди для просочування і заливки окремих вузлів електро- і радіоапаратури, трансформаторів, дроселів, конденсаторів. Їх використовують також для герметизації дискретних напівпровідникових приладів і інтегральних мікросхем [7]. Перевагами кераміки є можливість отримання наперед заданих характеристик шляхом зміни складу маси і технології виробництва. При масовому виробництві керамічних виробів основні операції технологічного процесу можуть бути повністю автоматизовані. Суттєвою перевагою керамічного виробництва є відсутність обмежень на виготовлення виробів необхідної форми та габаритів. [7]

Створюючи нову радіоелектронну апаратуру, вдосконалюючи її та ремонтуючи, особливу увагу приділяють оптимальному вибору типу ІМС [1]. Крім функціональних можливостей, конструктивних особливостей, статичних та динамічних параметрів, важливою є оцінка цілого ряду особливостей ІМС, що обумовлюється технологією їх виготовлення. Знання особливостей технології створення структур ІМС та можливостей традиційних і перспективних технологічних процесів дозволяє розробникам та експлуатаційникам електронної апаратури кваліфіковано формулювати завдання на розробку досконаліших інтегральних мікросхем.

ВИСНОВКИ

В даній курсовій роботі було розглянуто герметизацію інтегральних мікросхем з метою захисту кристалів або підкладок з елементами від різноманітних кліматичних, електромагнітних та механічних впливів. Також були розглянуті корпуси для забезпечення цього захисту, матеріали для їхнього виготовлення і різноманітні методи та способи герметизації.

Аналізуючи всі матеріали, корпуси для герметизації, провівши порівняльну характеристику різних методів можна дійти наступних висновків:

1. Вибір методу герметизації залежить від конкретних умов, у котрих експлуатуватимуться виготовлені електронні пристрої.

2. Вибір з'єднувальних матеріалів проводиться, виходячи з вимог до їх високої електро- і теплопровідності та механічної міцності.

3. Найбільша щільність монтажу досягається при безкорпусній герметизації, проте максимальний захист від різноманітних зовнішніх впливів досягається використанням корпусів, кожен з яких має свої переваги та недоліки.

4. Найнадійнішими є керамічні корпуси, але вони досить високовартісні. Для масового виробництва мікросхем із малою розсіюваною потужністю вигідно використовувати пластмасові корпуси, які добре працюють за нормальної та низької вологості в обмеженому діапазоні температур.

5. Корпуси з шовно-клеймовими з'єднаннями найпростіші і найдешевші, але мікросхеми в них можуть працювати лише в нормальних умовах експлуатації.

6. Максимальний коефіцієнт заповнення об'єму мають прямокутні плоскі корпуси, а також корпуси з матричними виводами.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Васильєва Л.Д., Медведенко Б.І., Ю.І.Якименко Ю.І. - Напівпровідникові прилади: Підручник. - К.:ІВЦ “Видавництво «Політехніка»”, 2003. - 388с.

2. Прищепа М.М., Погребняк В.П. - Мікроелектроніка частина. В 3 ч. Ч. 1 . Елементи мікроелектроніки: Навч. Посіб. / За ред. М.М.Прищепи. - К.: Вища шк., 2004. - 431 с.

3. Закалик Л.І., Ткачук Р.А. Основи мікроелектроніки. - Навчальний посібник. - Тернопіль: ТДТУ ім.І.Пулюя, 1998. - 352 с.

4. Бондарь Б.Г., Письменецький В.А., Хорунжий В.А. «Микроэлектроника».- Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1981. - 256 с.

5. Романова М.П. Проектирование и технология микросхем: учебное пособие/М.П. Романова. - Ульяновск: УлГТУ, 2005. - 83 с.

6. Богдан Г.И., Некрасов М.М. Пленочная електроника и полупроводниковые интегральние схеми. - Киев, изд. объединение «Вища школа». Головное изд-во, 1979. - 208 с.

7. Пасинков В.В., Сорокин В.С. Материали электронной техники. - Учебник. 5-е изд., стер. СПб.: Издательство «Лань», 2003. - 386 с.

8. Миголинець І.М., Пинзеник В.П., Кикинеші О.О. Фізичне матеріалознавство. - Ужгород, УжДУ, 1999. - 192 с.