Курсовая работа: Герметизація мікросхем

За габаритними та приєднувальними розмірами подібні за конструкцією корпуси поділять на типорозміри, кожному з яких присвоюють шифр. В умовне позначення корпусів входять також дві цифри, які відображають кількість виводів. Інтегральні схеми однієї серії монтуються в корпусах одного типу.

Основними напрямками у розвитку корпусів слід вважати зменшення кроку між виводами до 0,625 мм, зменшення довжини виводів, розробку корпусів для технології поверхневого монтажу кристалів (ТПМК). Для ТПМК розроблено мініатюрні корпуси типу SO. За зовнішнім виглядом вони нагадують корпус типу DIP, але коротші та нижчі за нього, мають L-подібні виводи, які можуть підгинатися під корпус. Застосовуючи корпуси SO замість DIP, отримують 30-50% економії площі друкованої плати, вартість зменшується приблизно в 4 рази, об’єм – у 8 разів, маса – у 2-5 разів [2].

3. МЕТОДИ ГЕРМЕТИЗАЦІЇ

3.1 Спаювання

Це технологічна операція з’єднання двох металевих деталей, які перебувають у твердому стані, з допомогою розплавленого матеріалу – припою [3]. Процес спаювання відбувається при нагріванні припою до температури плавлення. Розплавлені частинки припою дифундують у з'єднувальні матеріали, розчиняють їх і при охолодженні утворюють твердий розчин.

Паяння застосовують переважно при монтажі дротом безкорпусних ІМС, напівпровідникових приладів і компонентів на плату в ГІС і МЗб, а також при монтажі кристалів зі стовпчиковими, кульковими і балковими виводами. Паяння виконують без флюсів припоями ПОС-61, ПСр-2,5 та іншими з додаванням до них порошків матеріалів, з яких виготовлена контактна площинка [2].

У деяких випадках складові частини припою можуть, вступати в хімічну реакцію зі з'єднувальними матеріалами утворюючи інтерметалічні сполуки. При охолодженні вони кристалізуються і за рахунок металічного зв'язку з іншими елементами утворюється досить міцне з'єднання. Спаювання в мікроелектроніці застосовується рідко, оскільки цей процес пов'язаний з нагріванням з'єднувальних матеріалів, що негативно впливає на параметри мікросхем. Існують низькотемпературні і високотемпературні припої. Низькотемпературні припої - це ПОС-40, ПОС-61, ПОВн-0,5, а високотемпературні (вище 350 ºС) - ПСр-45, ПСр-72 [3].

Для поліпшення змочування з'єднувальних матеріалів припоєм використовуються флюси на основі каніфолі марок ФКСп, ФПЕт, ФКТС і на основі хлористого цинку ФХЦ. Але флюси дуже забруднюють поверхню мікросхеми або залишаються в невеликих кількостях всередині корпусу після його герметизації. Тому флюси застосовують в рідкісних випадках, а спаювання, як правило, проводять у відновлюваному (водень, формідгаз) чи інертному (аргон, криптон, гелій) середовищі.

Мікроспаювання мікросхем використовується для приєднання відводів до контактних площинок, а також герметизації кришки до основи корпусу. Найчастіше спаювання застосовують для монтажу елементів на плати і дуже рідко при складанні гібридних інтегрованих та напівпровідникових мікросхем. Виникає питання, що ж обмежує застосування паяння при складанні напівпровідникових мікросхем? Це, по-перше, велика тривалість процесу, яка викликає додатковий вплив температури на параметри елементів ІМС. По-друге, вибраний припой не повинен помітно розчиняти матеріал плівкового контакту і утворювати крихкі інтерметалічні сполуки [3]. При складанні ГІМС для підвищення міцності з'єднання збільшують площу паяного контакту, іноді дротики закріплюють спеціальними затискачами чи пропускають дротяні з'єднання через наскрізні отвори у підкладці.

При під'єднанні схеми до контактних площадок важливими
є форма інструменту та вибраний метод нагріву припою.
Найчастіше інструментом є, так званий, "розщеплений електрод",
а нагрівання здійснюється з допомогою струменя гарячого
інертного газу або сфокусованого інфрачервоного випромінювання [3]. Останній метод є безконтактним і забезпечує високу продуктивність спаювання. Таким методом забезпечують складання гібридних тонкоплівкових мікросхем.

Для спаювання відводів до товстоплівкових контактних площинок з провідникових паст проводять попереднє їх лудження методом хвилі припою або трафаретного друку. При лудженні хвилею розплавленого припою, яка створюється з доп