Герметизация ПП и ИМС Герметичность способность

Герметизация ПП и ИМС

Герметичность – способность замкнутой конструкции не пропускать газ (жидкость) Поток газа или жидкости через микроотверстия выражают в единицах объема при определенном давлении за определенное время, т. е. в м 3∙Па/с. Корпуса ПП и ИМС считаются герметичными при натекании гелия не более 1, 32∙ 10 -9 м 3∙Па/с.

1. Герметизация пайкой • Пайка с косвенным контактным нагревом: корпус укладывают на нагреватель, разогревают вместе с припоем, накрывают крышкой, прижимают, охлаждают • Пайка с косвенным бесконтактным нагревом: производится в конвейерных газовых печах. Сложна и недостаточно управляема. • Пайка в струе горячего инертного газа: наиболее распространена (корпуса с локальным золочением, металлокерамические корпуса). Слой припоя на периферии крышки плавится и герметизирует корпус

Герметизация пайкой (продолжение) • Газоплазменная пайка с использование припоя ПОС 61 и флюса: крышку корпуса нагревают подвижным водородно-кислородным пламенем. Для улучшения смачиваемости применяют слой золота не более 2 -3 мкм, иначе золото не полностью растворится в припое и герметичность нарушится уже при термических испытаниях • Пайка с микроплазменным нагревом

Недостатки герметизации пайкой • • • Нагрев до 200 -4000 С Непропай Затекание флюса и припоя в корпус Перекосы деталей Частичное несмачивание поверхности припоем Высокие требования к плоскопараллельности и зазорам

2. Герметизация корпусов контактной контурной сваркой (ККС) W = CU 2/2 = Q Соединяемые детали нагреваются при прохождении через них сварочного тока. Два метода нагрева: 1. Сопротивлением 2. Сопротивлением и оплавлением

Герметизация корпусов контактной контурной сваркой (продолжение) • Основные параметры ККС: емкость батареи конденсаторов, напряжение, усилие сжатия коэффициент трансформации свариваемых деталей, • Достоинства ККС: - высокая воспроизводимость качества шва, - кратковременное концентрированное тепловыделение в месте соединения, - возможность качественного соединения разнородных металлов и сплавов • Недостатки ККС: основной – возможные выплески металла, приводящие в загрязнению корпуса и нарушению герметичности

3. Герметизация корпусов контактной контурной сваркой (продолжение) Сварочная машина МТК-5 -3 для герметизации корпусов ПП и ИМС: - периметр сварного шва от 30 до 50 мм, -батарея конденсаторов С= 34 м. Ф - позволяет выполнять сварку в разных режимах

Герметизация корпусов контактной роликовой электросваркой • Является разновидностью контактной и применяется для герметизации прямоугольных корпусов ИМС на полуавтоматах ПГРС • Вследствие значительной скорости движения роликов зона разогрева мала • Выход годных повышается до 98%

4. Герметизация корпусов аргонно-дуговой и микроплазменной сваркой

Герметизация корпусов аргонно-дуговой и микроплазменной сваркой (продолжение) • Аргонно-дуговую сварку выполняют неплавящимся вольфрамовым электродом на постоянном токе • Герметизируют корпуса бесфланцевой конструкции и с фланцами прямоугольной формы или с отбортовкой • Корпус перемещается относительно горелки (можно наоборот) и нагревается до 3000 • Сварка выполняется в атмосфере аргона

Герметизация корпусов аргонно-дуговой и микроплазменной сваркой (продолжение) АДС позволяет: - Регулировать длительность нагрева и охлаждения в зоне соединения; -Управлять процессами диффузии и дегазации жидкого металла; Недостатки АДС: - Нестабильность горения дуги - Высокие требования к свариваемым материалам - Необходимость эффективного теплоотвода

Герметизация корпусов аргонно-дуговой и микроплазменной сваркой (продолжение) • Плазменная сварка – разновидность АДС, отличается от нее большей стабильностью и более высокой температурой столба дуги • Столб плазмы получают ионизацией и сжатием потока аргона, пропускаемого через сопло • Параметры плазменной сварки можно регулировать: - изменением сварочного тока и напряжения - углом наклона струи - скоростью и расходом газа - составом и геометрической формой струи

5. Герметизация корпусов электроннолучевой сваркой (ЭЛС) • При обычных видах сварки нагрев соединяемых деталей идет через теплопередачу, при ЭЛС – в результате торможения электронов в поверхностных слоях свариваемых деталей • Пучок электронов направляется и фокусируется электрическим и магнитным полями • Плотность мощности 109 Вт/м 2 при диаметре пятна 0, 0050, 1 мм • Герметизация происходит в вакууме • ИМС при ЭЛС не нагревается

Герметизация корпусов электронно-лучевой сваркой (ЭЛС) (продолжение)

Герметизация корпусов электронно-лучевой сваркой (ЭЛС) (продолжение) Достоинства ЭЛС -Возможность соединения очень тонких – до нескольких мкмматериалов - Высокая чистота процесса - Точная фокусировка электронного пучка и его дозирование - Выделение большой мощности позволяет соединять тугоплавкие, высокопрочные и химически активные металлы и сплавы при значительных скоростях (10 – 100 м/с)

Герметизация корпусов лазерной сваркой (ЛС) Достоинства ЛС - возможность соединения разнородных, разнотолщинных и тугоплавких (W, Mo) металлов - возможность соединения металлов с большой теплопроводностью (Cu, Ag) - слабый нагрев соседних участков - отсутствие деформации соединяемых деталей - возможность сварки в труднодоступных местах или замкнутых объемах - возможность сварки сквозь прозрачный для лазера материал (например, сапфир) Недостатки ЛС -Незначительная глубина проплавления при средних мощностях - выплески металла при мощности выше 8 к. Вт - необходимость удалять образующиеся ядовитые газы и пары

6. Герметизация корпусов пластмассой и стеклом Пластмассовая герметизация (капсюляция, опрессовка) выполняется несколькими основными методами: - Заливка в съемные формы и корпуса - Обволакивание и окунание - Литьевое (трансферное) и компрессивное прессование - В полые пластмассовые корпуса

Герметизация корпусов пластмассой и стеклом Заливка в съемные формы и корпуса Применяют при групповой обработке ПП и ИМС ТКЛР пластмассы должен быть ниже ТКЛР арматуры герметизируемых корпусов Пример: герметизация кремниевого планарного транзистора КТ 315 (700 шт. в час): заливка при Tкомн , выдержка 30 мин при 800 С, 12 ч при 120 0 С и сутки при 170 0 С для полимеризации компаунда ЭКМ.

Герметизация корпусов пластмассой и стеклом: обволакивание и окунание Окунание может быть многократным. Для удаления излишков компаунда изделия вращают. Применяется для дополнительной герметизации ПП и ИМС или как основная герметизация бескорпусных изделий

Герметизация корпусов пластмассой и стеклом: литьевое прессование • Это наиболее распространенный способ метод пластмассовой герметизации • Используют как термопластичные, так и термореактивные пластмассы • Суть метода: - дозированную пластмассовую таблетку или порошок расплавляют вне литьевой формы; - литьевые формы подогревают; - заливают формы с ИМС и прессуют. Расплавленная пластмасса под давлением заполняет пустоты пресс- форм; - после частичной полимеризации пресс- формы открывают, при этом извлекается лента с ИМС в сформированной оболочке; - пластмасса окончательно полимеризуется.

Герметизация корпусов пластмассой и стеклом: литьевое прессование Литьевое прессование: - позволяет герметизировать одновременно несколько приборов, - требует сложных литьевых форм, за состоянием которых надо постоянно следить

Герметизация корпусов пластмассой и стеклом: компрессионное прессование Менее распространено, чем литьевое Как это работает: - Пресс форма имеет обогрев нижней (матрица) и верхней (пуансон) частей - В матрицу помещают таблетку; пластмассы, на нее – герметизируемый прибор в металлической арматуре, сверху – вторую таблетку; - Обе части формы соединяют, нагревают и сдавливают; -После полимеризации изделие извлекают.

Герметизация корпусов пластмассой и стеклом: полые пластмассовые корпуса Применяют для герметизации МДП-структур, чувствительных к загрязнениям, и многовыводные изделия Как это работает: -Кремнийорганической пластмассой 6 опрессовывают ленточные выводы 5 корпуса -После монтажа кристалла 3 и присоединения электродных выводов 4 к выводам 5 конструкцию сверху и снизу закрывают коваровыми крышками 2 и опрессовывают эпоксидной пластмассой 1

Герметизация корпусов пластмассой и стеклом: герметизация стеклом • Применяют бесщелочные боро- и фосфоросиликатные стекла высокой чистоты • Стекла наносятся центрифугированием растворенного в спирте мелкозернистого порошка с последующим его спеканием при температуре ниже температуры размягчения • Можно наносить напылением или катодным распылением • ТКЛР стекла должен быть примерно таким же, как у кремния, (3, 2 -3, 9 )∙ 10 -6 1/град • Следует строго соблюдать температурный режим во избежание образования эвтектики алюминий-кремний или диффузии золота. • Стеклом герметизируют планарные МОП-транзисторы и ИМС.

ЭЛЕКТРОПЕЧЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ КОНВЕЙЕРНАЯ ГАЗОНАПОЛНЕННАЯ "АЛЬТАИР" Предназначена для проведения термического процесса герметизации корпусов ИМС в среде водорода мягкими припоями, герметизации ИМС в стеклокерамических корпусах стеклоприпоями в инертной среде, светлого отжига деталей ИМС в среде водорода.

ЭЛЕКТРОПЕЧЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ КОНВЕЙЕРНАЯ ГАЗОНАПОЛНЕННАЯ "АЛЬТАИР"

Теплоотвод корпусированных ИС Микросхема в пластиковом корпусе нагревается до 3810 С

Теплоотвод корпусированных ИС Скорость потока воздуха вокруг микросхемы 1 м/с Температура снизилась

Мировые тенденции выпуска ИМС в корпусах

СПАСИБО!