Сравнительные характеристики оборудования для приварки

Объемных выводов к КП кристаллов

Технико-эксплуатационные данные	Оборудование
ЭМ-4006-1	ОЗУ С-10000	УЗС.ПСП
Диаметр золотой про­волоки, мкм	30-40	30 - 40
Время сварки, мс (с регулированием)	30-250	30-190	30 - 250
Давление, Н	0,1-15	0,1*15	0,1 - 13,5
Выходная мощность УЗ генератора, Вт	6,3
Машинное зрение	Нет	Нет	Есть
Управление циклом работ	Ручное	Автома­тическое	Автомати­ческое
Машинное время цикла приварки, с
Способ оплавления зо­лотой проволоки	Искра высо­ковольтного разряда	Газовое пламя	Искра высо­ковольтного разряда

При контроле внешнего вида кристаллов ИМС с ОВ регламенти­руются обычные дефекты скрайбирования, металлизации, защитного слоя окисла и объемных выводов.

Высота ОВ контрольной картой не регламентируется и обеспечи­вается технологическим процессом, т.е. равна 65 + 5 мкм в пределах кристалла, 65 + 15 мкм в пределах плат.

Укладка ИМС с ОВ производится на рабочем месте совмеще­ния полиимидного носителя с кристаллом, которое включает уст­ройство совмещения и специальную тару.

Устройство совмещения настольного типа оснащено проекто­ром ПН-80 вакуумной системы с клапаном, обеспечивающим авто­номное подключение вакуума к ПН и кристаллу для фиксации их положения.

Специальная тара предназначена для механического формиро­вания контакта выводов измерительного ПН и ОВ кристалла, транспортирования кристалла БИС с ОВ и измерительным ПН без потери ориентации, а также для проведения операций по измерению параметров БИС и проведения электротермотренировки.

Основными видами брака при формировании ОВ являются не­совмещение ОВ с КП кристалла и отклонение геометрии ОВ от тре­бований контрольной карты. Причины брака - дефекты проволоки и невнимательность операторов при обслуживании автоматов. Вы­ход годных на операции формирования ОВ составляет ~ 80 %. Объ­емные выводы на кристаллах БИС имеют следующие технические данные: высота Н = 65 ± 5 мкм и диаметр D =(115 + 15) мкм (рис.21).

Рис. 21. Геометрия объемного вывода

Для монтажа Сu - ПН (платы гибкой) на кристаллы с ОВ ис­пользуется установка полуавтоматической пайки УПП-600. Уста­новка обеспечивает пайку выводов с кристаллами размером от 1x1 до 15x15 мм, имеющими высоту ОВ не менее 40 мкм, при разновысотности ±2,5 мкм. Количество одновременно присоединяемых выводов - до 60.

Установка позволяет производить монтаж объемных выводов кри­сталла на выводы ПН с покрытием Sn - Bi.

Ее производительность при длительности монтажа 0,5 с составляет не менее 600 кристаллов/ч. Температура нагрева инструмента для монтажа от 100 до 450°С.

Установка состоит из механизма автоматической подачи кристал­лов и ПН в зону монтажа, элементов ручного подсовмещения балочных выводов ПН с выводами кристалла и электронной системы управления.

Так как локальный подвод тепла к каждому выводу затруднен, то соединение, как правило, получают пайкой за счет подвода тепла через кристалл. Иными словами, монтаж навесных элементов может произво­диться на платы с лужеными контактными площадками. Основными ог­раничениями применения метода перевернутого кристалла являются высокие требования к точности изготовления ОБ по высоте и сечению. Оптимальная толщина покрытия балочных выводов ПН 3-5 мкм. При меньшей толщине наблюдаются частые разрушения контакта между выступами кристалла и балочными выводами носителя; при толщине, большей 5 мкм, припоем могут замкнуться соседние шариковые выводы и образоваться интерметаллиды. Монтаж осуществляется на установке микросварки МС-6Р2-4 (буква "Р" означает "ручная").

Для кристаллов ИМС Б537РУ2А-2 выход годных на операции монтажа равен ~ 23 %.

Бескорпусная защита ИМС, смонтированных

На полиимидных носителях

Современная технология изготовления ИМС предусматривает обычно защиту поверхности полупроводникового кристалла тонкими неорганическими пленками Si0₂, Si3N₄, A1₂0₃, легкоплавких стекол, основное назначение которых заключается в стабилизации состояния поверхности. В ряде случаев они не являются достаточно надежной защитой от воздействия окружающей среды (паров воды, агрессив­ных газов), внешних загрязнений, механических воздействий, не способны обеспечить укрепление конструкции и электрических выво­дов ИМС.

Для бескорпусных ИМС период от сборки и монтажа ИМС до установки их в блок МЭА и герметизации в составе блока довольно продолжителен. При эксплуатации в герметичном объеме блока МЭА ИМС испытывают воздействие знакопеременных температур, механических ускорений и вибрации, подвергаются влиянию паров воды, других компонентов парогазовой среды и т.д. Поэтому, по­мимо защиты тонкими пленками неорганических материалов, для бескорпусных ИМС применяют защиту органическими полимер­ными материалами, к которым предъявляется целый комплекс тре­бований по физико-механическим и электрофизическим свойствам.

Защитные полимерные материалы должны обладать следую­щими свойствами:

• иметь высокую адгезию к материалам конструкции, доста­точно высокую прочность, малые внутренние напряжения для на­дежного укрепления конструкции и электрических выводов бескор­пусных ИМС;

• иметь минимальную усадку при отверждении, сохранять в диапазоне рабочих температур достаточную эластичность, иметь близкие с материалом конструкции значения ТКР;

• иметь высокое удельное объемное электрическое сопротивле­ние, минимальную поляризуемость, чтобы не влиять на перераспре­деление зарядов в подзатворном диэлектрике;

• быть коррозионно пассивными по отношению к металлам и сплавам электрических межсоединений и выводов ИМС, иметь ми­нимальное количество ионогенных примесей, которые могут интен­сифицировать процессы коррозии, привести к термополевой неста­бильности параметров ИМС и другим отрицательным последствиям;

• быть гидрофобными, обеспечивать стабильность поверхност­ного состояния полупроводника и электрических параметров ИМС в условиях повышенной влажности и необходимое время влагозащиты;

• быть термо- и радиационно устойчивыми, иметь незначи­тельное газовыделение при повышенных температурах;

• легко наноситься на поверхности изделия и отверждаться за сравнительно короткий срок.

Потеря работоспособности ИМС в бескорпусном исполнении, защищенных органическими полимерными материалами или герме­тизированных в монолитные корпуса, вызывается поглощением герметизирующим полимерным материалом влаги и увлажнением по­верхности ИМС. Отказ ИМС наступает при достижении критической концентрации, соответствующей критическому давлению паров воды. Время, в течение которого на поверхности ИМС достигается критиче­ская концентрация влаги, определяют из выражения

(1) ,

где Р_кр - критическое давление паров воды, приводящее к отказу; Р₀ -парциальное давление паров воды окружающей среды; d - толщина гер­метизирующей оболочки; D - коэффициент диффузии молекул воды в герметизирующей оболочке, м /с.

Как видно из (1), т определяется толщиной герметизирующего материала d, коэффициентом диффузии воды D в нем и отношением Р_кр /Ро. Формула (1) предполагает, что с поверхностью ИМС полимер имеет слабую адгезию. Значения D для различных герметизирующих материалов приведены в табл. 6.

Таблица 6