Значения коэффициентов диффузии влаги для герметизирующих полимерных материалов
| Материал | Коэффициент диффузии влаги D, м /с | Назначение материала |
| Компаунд ЭК-16 "Б" | 6,4x10-13 | Герметизация заливкой |
| Кремнийорганический эластомер | 8,2x10-13 | Тоже |
| Компаунд ЭКМ | 7,1x4x10-13 | Бескорпусная и корпусная герметизация полупроводниковых ИМС |
| Порошковый компаущ ПЭП-177 | 1,14х10-12 | Бескорпусная герметизация толстопленочных гибридных ИМС вихревым напылением |
| Тиксотропный компаунд Ф-47 | 1,5х10-12 | Герметизация толстопленочных гибридных ИМС |
| Тиксотропный компаунд ЭК-91 | 3,0x10-12 | Тоже |
| Таблетируемый компаунд ПЭК-19 | 2,1х10'2 | Герметизация заливкой |
| Эмаль ЭП-91 | 1,08х10-13 | Бескорпусная герметизация |
| ЛакАД-9103 | 1,21х10-13 | Бескорпусная герметизация полупроводниковых ИМС |
| Эмаль КО-97 | 1,1х10-13 | Го же |
| ЛакУР-231 | 3,5x10-12 | Бескорпусная герметизация гонкопленочных гибридных ИМС |
| Лак ФП-525 | 1,18х10-12 | Го же |
| Покрытие СИЭЛ | 6,1хЮ13 | Бескорпусная герметизация полупроводниковых ИМС |
Для защиты полупроводниковых приборов и ИМС используется достаточно широкая номенклатура органических полимерных материалов. Наибольшее распространение получили кремнийорганические защитные компаунды, эпоксидные и полиимидные композиции.
Для защиты поверхности кристаллов БИС, собранных на гибкой полиимидной плате с алюминиевой металлизацией, нашел применение полиимидный лак АД-9103. После нанесения лака на поверхность кристаллов проводят его имидизацию - термическую циклизацию. При этом происходит удаление растворителя и влаги из покрытия:
Термический режим имидизации - ступенчатый (Ттяк = 325 ± 15 °С).
Для устранения коробления полиимидного покрытия и дополнительного увеличения прочности сварных соединений внешнихА1 выводов к золоту на стадии изготовления гибкой платы применяют дополнительную термообработку при 300 °С. Покрытие из лака АД-9103 прозрачное, слегка желтоватое.
ИМС, собранные на полиимидной. гибкой плате с Си металлизацией и покрытием Sn - Bi, не выдерживают высокотемпературной обработки, требуемой для имидизации полиимидного лака АД-9103. В этом случае используется технология с применением эпоксидной эмали ЭТ1-91, максимальная температура процесса ее сушки Т- 190 + Ю °С, эмаль ЭП-91 - зеленого цвета.
Значительным прогрессом в области разработки кремнийорга-нических компаундов явилось создание материалов, вулканизируемых по реакциям полиприсоединения. Это отечественные компаунды типа СИЭЛ (силоксан эластичный) марок 159-167, 159-190, 159-191 и др. От кремнийорганических материалов, вулканизируемых по механизму гидролитической конденсации, указанные материалы отличаются отсутствием выделения побочных продуктов при отверждении, полнотой отверждения в слоях большой толщины, большой жизнеспособностью композиций, высокой термо- и радиационной стойкостью, высокой адгезией и др. Покрытие СИЭЛ - белого цвета. Технологические процессы сборки и монтажа бескорпусных ИМС включают следующие основные операции для создания защитных покрытий на кристаллах:
• сушку изделий (смонтированных на ПН кристаллов) перед нанесением покрытия;
• нанесение защитного покрытия из полимерного материала;
• сушку (термообработку) защитного покрытия;
• контроль внешнего вида ИМС после сушки.
Технология обеспечивает качество и надежность изготавливаемых бескорпусных интегральных микросхем на гибких полиимид-ных носителях.
Пути дальнейшего совершенствования технологии полимерной защиты бескорпусных ИМС, монтируемых на гибких ПН,-повышение адгезии покрытия к поверхности кристалла, уменьшение содержания ионогеиных примесей в защитном покрытии, снижение влияния на ИМС отрицательных факторов (внутренних механических напряжений, высокотемпературных воздействий и др.), применение для защиты поверхности кристаллов кремнийорганических материалов, отверждаемых по механизму полиприсоединения.
Домашнее задание
1. Ознакомиться с описанием лабораторной работы.
2. Подготовить начальную часть отчета, содержащую титульный лист, цель работы и краткие теоретические сведения (две-три страницы).
3. Подготовить формы таблиц для записи результатов: табл. П2.1 - 3 экз, табл. П2.2 - 1 экз.
Лабораторное задание
1. Изучить технологический процесс сборки и монтажа ИМС с гибкими проволочными выводами. Заполнить форму табл. П2.1.
2. Изучить технологический процесс сборки и монтажа ИМС с гибкими ленточными выводами на алюминиевых полиимидных носителях. Заполнить форму табл. П2.1.
3. Изучить технологический процесс сборки и монтажа ИМС с объемными выводами. Заполнить форму табл. П2.1.
4. Изучить конструктивно-технологические особенности ИМС для изделий 1, 2 и 3. Заполнить форму табл. П2.1.
5. Рассчитать необходимые толщины защитного полимерного покрытия для бескорпусной герметизации ИМС, обеспечивающие влагозащиту ИМС в течение, одного месяца t1 и одного года t2. Варианты заданий см. в табл.7.
Таблица 7
Варианты заданий
| Номер бригады | Материал защитного покрытия |
| Компаунд ЭК-16 "Б" | |
| Кремнийорганический эластомер | |
| Компаунд ЭКМ | |
| Порошковый компаунд | |
| Эмаль КО-97 | |
| ЛакАД-9103 | |
| Покрытие СИЭЛ | |
| Эмаль ЭП-91 |
Аппаратура
Для выполнения работы используется следующая аппаратура:
1) лабораторный макет, состоящий из двух кассет с образцами. В кассетах содержатся изделия, представляющие собой наборы образцов после различных операций технологических процессов сборки и монтажа бескорпусных полупроводниковых интегральных микросхем (ИМС) с гибкими проволочными выводами (изделие 1), с ленточными выводами на полиимидных носителях с алюминиевыми выводами (изделие 2) и с объемными выводами (изделие 3);
2) микроскоп типа ММУ-3 или его аналог.
Методика выполнения работы
Порядок выполнения работы
ВНИМАНИЕ! При выполнении лабораторной работы совершенно недопустимо касаться пальцами поверхности образцов. О замеченных неисправностях сообщите преподавателю.
Изучите технологические процессы сборки и монтажа бескорпусных полупроводниковых ИМС (БИС).
1. Рассмотрите образцы изделия 1. Пользуясь маршрутной картой ТП (табл.Ш.1), определите наименование технологической операции, после которой представлен каждый образец, и ее номер в маршрутной карте, (
2. Повторите п. 1 для изделия 2, затем для изделия 3, пользуясь соответствующими МК (табл.Ш.2 и П1.3).
Заполните форму табл.П2.1, располагая в ней сведения об образцах в порядке возрастания номера технологической операции, после выполнения которой представлен образец.
Примечания.Заполняя графу "Характерные признаки внешнего вида образца" в форме табл.ГО.1, необходимо обращать внимание на те изменения внешнего вида, которые наблюдаются у рассматриваемого образца по сравнению с внешним видом предыдущего образца, взятого с более ранней технологической операции.
В графе " Характерные виды и причины брака на данной операции" для каждого из рассматриваемых образцов указываются возможные для технологической операции, после которой представлен образец, виды брака. Необходимо учитывать, что эти виды брака на рассматриваемых образцах могут отсутствовать или не наблюдаться визуально.
Изучите конструктивно-технологические особенности микросхем.
3. Внимательно рассматривая образцы изделия 1, заполните в форме П2.2 первый вертикальный столбец, отвечая на поставленные вопросы.
4. Повторите п. 3 для изделий 2 и 3, заполняя соответственно второй и третий вертикальные столбцы формы табл.П2.2.
Примечания.При заполнении первых пяти пунктов формы
табл. П2.2 микроскоп не требуется. •.
При заполнении пп. 6-11 используйте микроскоп. Для выполнения пп. 7, 9, 12 необходимо пользоваться окуляром со штриховой сеткой. Для микроскопа ММУ-3 используется объектив, обеспечивающий цену деления 0,016 мм/деление.
Пп. 9 и 10 формы табл.П2.2 заполняют только для изделия 1, пп. 11 и 12 - для изделия 3. Рекомендуется записывать в таблицу результаты измерений пп. 9 и 12,усредненные по трем-четырем измерениям.
При выполнении пп. 6 - 8 рекомендуется использовать образцы после выполнения операций, предшествующих операции нанесения защитного покрытия.
Рассчитайте необходимую толщину полимерного покрытия для бескорпусной герметизации, обеспечивающей защиту от влаги интегральной микросхемы в течение заданного времени. \
5. Рассчитайте необходимые толщины d\ и d2 полимерного покры
тия, обеспечивающие влагозашиту ИМС соответственно в течение вре
мени Ti = 1 месяц и т2 = 1 год. Отношение Ркр IР0 = 0,9. Значение коэф
фициента диффузии выбирается в соответствии с полимерным
материалом, используемым для защиты, из табл.6.
Материал защиты берется из табл.5 согласно номеру варианта задания (номеру бригады).
Для расчета воспользоваться формулой (1).
Требования к отчету
Отчет должен содержать:
1) титульный лист;
2) цель работы;
3) краткие теоретические сведения (две-три страницы);
4) заполненные формы табл.ШЛ для изделий 1, 2, 3;
5) заполненную форму табл.П2.2;
6) результаты расчета толщин герметизирующего покрытия d1 и d2.
Контрольные вопросы
1. Каковы особенности и тенденции развития современных методов сборки и монтажа?
2. Для достижения каких целей используются сборочные и монтажные операции?
3. Какие методы микросварки вам известны?
4. Особенности проволочного монтажа: материалы, методы
реализации.
5. Методы беспроволочного монтажа.
6. Какие конструкции ленточных носителей вам известны ?
7. Какие материалы используются для создания ленточных носителей ?
8. Какие зоны различают в конструкции полиимидного носителя?
9. Какие конструкции выводов ленточного носителя вам известны? Охарактеризуйте их.
10.Каковы конструктивные особенности измерительного полиимидного носителя?
11.Каков состав основных операций технологии сборки и монтажа ИМС на алюминиевых полиимидных носителях?
12.Каков состав основных операций технологии сборки и монтажа ИМС на медных полиимидных носителях?
13.Каковы особенности и состав операций технологии сборки и монтажа ИМС с объемными выводами?
14.Для чего необходима бескорпусная защита ИМС полимерными материалами?
15.Какие полимерные материалы используются в настоящее время для бескорпусной защиты ИМС?
16.Каковы пути дальнейшего усовершенствования технологии полимерной защиты бескорпусных ИМС?
17.В чем разница между монтажом и сборкой?
Литература
1. Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. - М.: Радио и связь, 1989.
2. Панов Е.Н. Особенности сборки специализированных БИС на базовых матричных кристаллах. - М.: Высшая школа, 1990.
3. Тилл У., Лаксон Дж. Интегральные схемы. - М.: Мир, 1985.
4. Моряков О.С. Сборка. - М.: Высшая школа, 1990.
5. Блинов Г.А., Гуськов Г.Я., Газаров А.А. Монтаж микроэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1986.
Приложение 1
Маршрутные карты ТП
Таблица П1.1