Герметизация – создание защитной обо- лочки вокруг кристалла,

Герметизация – создание защитной обо- лочки вокруг кристалла, изолирующей его от воздействий внешней среды. Методы герметизации зависят от типа корпуса прибора, а качество – от харак- теристик материалов. Корпуса считают герметичными при на - текании гелия не более 1, 32× 10– 9 м 3×Па/с.

Типы корпусов Пластмассовые Керамические (металлокерамические) Стеклокерамические Металлостеклянные

Достоинства герметизации пластмассой Øнизкая стоимость Øхороший внешний вид Øгрупповая технология производства

Методы герметизации корпусов пластмассой vсвободная заливка vзаливка в съёмные формы vзаливка в корпус vобволакивание vокунание vлитьевое прессование vкомпрессионное прессование vгерметизация в полые пластмассовые корпуса

Герметизация полупроводниковых приборов заливкой в съёмные формы

Герметизация заливкой в корпус

Герметизация обволакиванием

Компрессионное прессование (стадия I – загрузка)

Компрессионное прессование (стадия II – прессование)

Компрессионное прессование (стадия III – выталкивание)

Литьевое прессование (стадия I – загрузка арматуры в пресс- форму)

Литьевое прессование (стадия II – загрузка пресс-материала)

Литьевое прессование (стадия III – прессование)

Литьевое прессование (стадия IV – извлечение опрессованной арматуры)

Требования к пресс-материалам § хорошая текучесть при минимальном давлении § строго определённое время сохранения текучести § стабильность при хранении в течение 4 -6 месяцев § отсутствие абразивного воздействия на пресс-форму § малая адгезия к стенкам формы § влагостойкость § совместимость по ТКЛР с материалом выводов § отсутствие ионных примесей § высокая теплопроводность § механическая прочность § высокие диэлектрические свойства § способность к хорошему измельчению § низкая стоимость § хороший товарный вид изделия

Компоненты пресс-материалов o смолы o отвердители o катализаторы o пластификаторы o модификаторы o наполнители o аппреты

Смолы Назначение: ü связка остальных компонентов Используемые материалы: ü эпоксиноволачные смолы ü бифенольные смолы

Отвердители Назначение: ü полимеризация эпоксидных смол и перевод их структуры в трёхмерную сетку ü обеспечение вязкотекучих свойств смеси до начала отверждения ü обеспечение скорости процесса отверждения

Катализаторы Назначение: ü ускорение протекания реакций пространственного сшивания полимера ü улучшение диэлектрических и влагозащитных свойств композиции Используемые материалы: • амины

Пластификаторы Назначение: ü снижение напряжений усадки ü увеличение пластичности компаундов ü сокращение времени прессования Используемые материалы: • полисульфид • полибутадион

Мофикаторы Назначение: ü уменьшение внутренних напряжений ü повышение ударопрочности Используемые материалы: ü каучуки

Наполнители Назначение: ü увеличение модуля упругости, твёрдости, теплопроводности ü уменьшение ТКЛР, коэффициента сжатия при отверждении ü улучшение перерабатываемости ü снижение стоимости Используемые материалы: ü двуокись кремния (кварц) в двух аллотропических формах • аморфной • кристаллической

Аппреты Назначение: ü усиление сцепления между органическими полимерами и поверхностями неорганических наполнителей ü улучшение механических свойств ü повышение влагостойкости ü повышение стойкости к старению Используемые материалы: ü силаны

Основные характеристики пресс- материалов Марка Температура Давление пресс- предварительного герметизации, прессования, смыкания материала нагрева таблетки ºС МПа пресса, пресс-материала, ºС МПа MG 40 F, MG 40 F-25, 85 -100 150 -180 2, 9 -7, 1 MG 40 F-40 MG 17 F- 0309, 77 -94 160 -190 2, 9 -8, 8 MG 17 F- 0340 13, 6 -18, 4 EME 70 -90 160 -180 2, 0 -6, 9 9100 XK Плаксон S-7, 93 -104 160 -180 2, 9 -5, 9 Плаксон 3400

Герметизация в полые пластмассовые корпуса

Гидравлический пресс-полуавтомат ДГ 2432 А Предназначен для формования изделий из пластмассы методом прямого и литьевого прессования

Недостатки герметизации пластмассой Не обеспечивает требуемой герметичности при испытаниях на климатические воздействия в условиях эксплуатации

Устройство высококачественного корпуса ИМС

Методы герметизации корпусов 1. Приклеивание 2. Пайка 3. Сварка

Герметизация приклеиванием Достоинства: üпростота üнадёжности Недостатки: • длительность процессов нанесения и отверждения • низкая производительность

Герметизация пайкой Достоинства: ü сравнительная простота метода (не требуется дорогостоящая оснастка) ü процесс выполняется без приложения значительных давлений

Методы герметизации пайкой 1. Пайка косвенным контактным нагревом 2. Пайка косвенным бесконтактным нагревом 3. Пайка струёй горячего инертного газа 4. Пайка газоплазменным источником

Пайка косвенным контактным нагревом Сущность: Ø корпус укладывают на нагреватель; Ø разогревают корпус с припоем до заданной температуры ; Ø накрывают корпус крышкой и прижимают её; Ø охлаждают корпус. Недостатки: - сложность равномерного нагрева корпуса; - необходимость хорошего теплового контакта нагревателя с корпусом (требуется тщательная подгонка посадочного места к размерам корпуса).

Пайка косвенным бесконтактным нагревом Сущность: Ø Корпус, припой и крышка устанавливаются в специальную кассету и пропускаются через конвейерную печь с защитной атмосферой. Достоинства: ü высокое качество и производительность процесса. Недостатки: - необходимость большого количества сложных кассет; - недостаточная управляемость процесса.

Пайка струёй горячего газа Сущность: Ø Пайка крышки к корпусу припоем путём ее нагрева в струе нагретого инертного газа или водородной горелки

Недостатки герметизации пайкой - нагрев кристаллов до 300 -420 º С, что приводит к деградации параметров; - низкий выход годных из-за брака: - образование щелей (непропаев); - затекание припоя и флюса внутрь корпуса; - перекосы деталей; - частичное несмачивание деталей припоем; - жёсткие требования к деталям корпуса по плоскопараллельности и зазорам.

Методы герметизации сваркой Холодная сварка Сварка плавлением o контактная o аргонно-дуговая o микроплазменная o электронно-лучевая o лазерная

Холодная сварка Сущность метода: Ø соединение деталей приложении давления (0, 17 -2, 5) ГПа, обеспечивающего относительную деформацию 60 -80 % Применение: § присоединение металлических корпусов и крышек из алюминия, меди, ковара

Контактная контурная сварка Сущность метода: Ø соединяемые детали нагреваются теплотой, выделяющейся при прохождении через них сварочного тока. Количество теплоты определяется: § плотностью тока; § временем его прохождения; § удельным сопротивлением металлов.

Схема контактной контурной сварки

Электрическая схема установки контактной контурной сварки

Расчёт сварочного тока во вторичной цепи трансформатора , где С – ёмкость (800 -1200 мк. Ф на 1 мм периметра); η – КПД (0, 65); U – напряжение; k – коэффициент пропорциональности.

Материалы электродов для контактной контурной сварки Комбинированные электроды: Основание: медь марок М 1, М 2; Наконечник: сплав эльконайт (20 -30 % Cu, 70 -80 % W) Некомбинированные электроды: бронзы, сплавы Cu, Be, Ti

Свойства материалов для изготовления электродов Медь Бронза Материал М 1, М 2, Эльконайт Бронза Бр. ХБ Бр. НБТ М 3 Твёрдость по 0, 75 -1, 0 2, 6 -2, 9 1, 7 -2, 4 1, 1 -1, 3 Бринеллю, ГПа Электропроводность , 100 35 -40 50 -55 85 % от меди Теплопроводность, 390 276 240 234 Вт/(м·ºС) Температура 150 -200 600 -700 500 -550 350 -400 разупрочнения, ºС

Сравнительные характеристики машин для контактной контурной сварки Тип Периметр Ёмкость Максимальная Максимальное Производи- машины сварного батареи запасённая усилие сжатия, тельность, шва, мм конден- энергия, Вт/с к. Н сварок/час саторов, мк. Ф МТК-5 -3 30 -50 34000 2700 4 МТК- 51 -90 185000 13300 12 100 -150 8002 МТК-160 91 -140 280000 22400 24

Достоинства метода контактной контурной сварки ü Постоянный расход электроэнергии, что обеспечивает воспроизводимость процесса; ü Кратковременность и концентрированное тепловыделение в месте соединения; ü Возможность качественного соединения разнородных металлов и сплавов, плохо свариваемых другими способами.

Недостатки метода контактной контурной сварки - появление выплесков металла; - появление локальных прожогов.