химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

логический процесс пайки и качество полученного паяного соединения деталей сильное влияние оказывают чистота сое диняемых металлических поверхностей и применяемого припоя состав атмосферы рабочего процесса и наличие флюсов.

Наиболее широкое применение процесс пайки находит пр сборке дискретных полупроводниковых приборов (диодов, транзис торов, тиристоров и др.). Это объясняется тем, что процесс пайк дает возможность получить хороший электрический и теплово контакт между кристаллом полупроводника и кристаллодержат лем корпуса, причем площадь контактного соединения может быт достаточно большой (для приборов большой мощности).

Особое место процесс пайки занимает при закреплении полу проводникового кристалла большой площади на основании корпуса из меди. В этом случае для снижения термомеханических напря жений, возникающих за счет разницы в температурных коэффици ентах расширения полупроводниковых материалов и меди, широк используют молибденовые и молибденовольфрамовые термоком пенсаторы, имеющие площадь, равную площади полупроводникового кристалла, а ??.? — близкий к ТК/ полупроводника. Така сложная многоступенчатая композиция с двумя прослойками и припоя с успехом используется при сборке полупроводниковы приборов средней и большой мощностей.

Дальнейшее развитие процесс пайки получил при сборке интег ральных микросхем по технологии «перевернутого кристалла». Этас технология предусматривает предварительное создание на планар ной стороне кристалла с ИМС «шариковых выводов» или «контакт ных выступов», которые представляют собой бугорки из меди покрытые припоем или оловом. Такой кристалл располагают н поверхности подложки или на основании корпуса так, чтобы бугор ки соприкасались с ней в определенных участках. Таким образом кристалл переворачивается и его пленарная сторона посредство бугорков контактирует с поверхностью основания корпуса.

302

При кратковременном нагреве такой композиции происходит прочное соединение контактных выступов полупроводникового кристалла с основанием корпуса. Следует отметить, что те участки поверхности корпуса, с которыми соприкасаются «выступы», предварительно тоже облуживаются. Поэтому в момент нагрева происходит соединение припоя основания —__^

корпуса с припоем контактных выступов.

На рис. 14.1, ? показан вариант присоединения кристалла ИМС, имеющего медные облуженные контактные выступы, к подложке. Такая конструкция выводов не боится растекания припоя по подложке. Наличие высокого грибообразного выступа обеспечивает необходимый зазор между полупроводниковым кристаллом и подложкой при расплавлении припоя. Это позволяет проводить присоединение кристалла к подложке с высокой степенью точности.

На рис. 14.1, в показан вариант сборки кристаллов, имеющих' мягкие столбиковые выводы из припоя на основе олово — свинец.

Присоединение такого кристалла к основанию корпуса проводят обычным нагревом без дополнительного давления на кристалл. Припой контактных выступов при нагревании и расплавлении не растекается по поверхности облуженных участков основания корпуса за счет сил поверхностного натяжения. Это, кроме того, обеспечивает определенный зазор между кристаллом и подложкой.

Рассмотренный метод присоединения кристаллов ИМС к основанию корпуса или к какой-либо плате позволяет в значительной степени механизировать и автоматизировать технологический процесс сборки. . у

Приплавление с использованием эвтектических сплавов. Этот способ присоединения полупроводниковых кристаллов к основанию корпуса основан на образовании расплавленной зоны, в которой происходит растворение поверхностного слоя полупроводникового материала и слоя металла основания корпуса.

Рис. 14.1. Присоединение кристаллов к подложке методом припаи-вания:

а — медные облуженные выступы; в — медные необлужениые выступы; ? —

выступы из сплава олово — свинец; /_

кристалл; 2 — пленка Si02; 3 — медный выступ; 4 — олово; 5 — металлическая пленка; 6 — подложка

303

В промышленности широкое применение получили два эвтектических сплава: золото — кремний (температура плавления 370°С) и золото — германий (температура плавления 356°С). Процесс эвтектического присоединения кристалла к основанию корпуса имеет две разновидности. Первый вид основан на использовании прокладки из эвтектического сплава, которая располагается между соединяемыми элементами: кристаллом и корпусом. В этом виде соединения поверхность основания корпуса должна иметь золотое покрытие в виде тонкой пленки, а поверхность полупроводникового кристалла может не иметь золотого покрытия (для кремния и германия) или быть покрытой тонким слоем золота (в случае присоединения других полупроводниковых материалов). При нагреве такой композиции до температуры плавления эвтектического сплава между соединяемыми элементами (кристалл — основание корпуса) образуется жидкая зона. В этой жидкой зоне происходит с одной стороны растворение слоя полупроводникового материала кристалла (или слоя золота, нанесенного на поверхность кристалла).

После охлаждения всей системы (основание корпуса — эвтектический расплав — полупроводниковый кристалл) происходит затвердевание жидкой зоны эвтектического сплава, а на границе полупроводник — эвтектический сплав образуется твердый раствор. В результате этого процесса создается механически прочное соединение полупроводникового материала с основанием корпуса.

Второй вид эвтектического присоединения кристалла к основанию корпуса обычно реализуется для кристаллов из кремния или германия. В отличие от первого вида для присоединения кристалла не используется прокладка из эвтектического сплава. В этом случае жидкая зона эвтектического расплава образуется в результате нагрева композиции позолоченное основание корпуса — кристалл кремния (или германия). Рассмотрим подробнее этот процесс. Если на поверхность основания корпуса, имеющего тонкий слой золотого покрытия, поместить кристалл кремния, не имеющий золотого покрытия, и всю систему нагреть до температуры на 40— 50°С выше температуры эвтектики золото — кремний, то между соединяемыми элементами образуется жидкая фаза эвтектического состава. Так как процесс сплавления слоя золота с кремнием является неравновесным, то количество кремния и золота, растворившихся в жидкой зоне, будет определяться толщиной золотого покрытия, температурой и временем проведения процесса сплавления. При достаточно больших выдержках и постоянной температуре процесс сплавления золота с кремнием приближается к равновесному и характеризуется постоянным объемом жидкой фазы золото— кремний. Наличие большого количества жидкой фазы может привести к вытеканию ее из-под кристалла кремния к его периферии. При затвердевании вытекшая эвтектика приводит к образованию достаточно больших механических напряжений и раковин в структуре кристалла кремния, которые резко снижают прочность сплавной структуры и ухудшают ее электрофизические параметры.

«04

При минимальных значениях времени и температуры сплавление золота с кремнием происходит не равномерно по всей площади соприкосновения кристалла с основанием корпуса, а лишь в ее отдельных точках.

В результате этого уменьшается прочность сплавного соединения, увеличиваются электрическое и тепловое сопротивления контакта и снижается надежность полученной арматуры.

Существенное влияние на процесс эвтектического сплавления оказывает состояние поверхностей исходных соединяемых элементов. Наличие загрязнений на этих поверхностях приводит к ухудшению смачивания контактирующих поверхностей жидкой фазой и неравномерному растворению.

Приклеивание — это процесс соединения элементов друг с другом, основанный на клеящих свойствах некоторых материалов, которые позволяют получать механически прочные соединения между полупроводниковыми кристаллами и основаниями корпусов (металлическими, стеклянными или керамическими). Прочность склеивания определяется силой сцепления между клеем и склеиваемыми поверхностями элементов.

Склеивание различных элементов интегральных схем дает воз-I можность соединять самые разнообразные материалы в различных сочетаниях, упрощать конструкцию узла, уменьшать его массу, снижать расход дорогостоящих материалов, не применять припоев и эвтектических сплавов, значительно упрощать технологические процессы сборки самых сложных полупроводниковых приборов и ИМС.

В результате приклеивания можно получать арматуры и сложные композиции с электроизоляционными, оптическими и токопро-водящими свойствами. Присоединение кристаллов к основанию корпуса с помощью процесса приклеивания незаменимо при сборке и.монтаже элементов гибридных, монолитных и оптоэлектронных схем.

При приклеивании кристаллов на основания корпусов применяют различные типы клеев: изоляционные, токопроводящие, свето-проводящие и теплопроводящие. По активности взаимодействия между клеем и склеиваемыми поверхностями различают полярные (на основе эпоксидных смол) и неполярные (на основе полиэтилена) .

Качество процесса приклеивания в значительной степени зависит не только от свойств клея, но и от состояния поверхностен склеиваемых элементов. Для получения прочного соединения необходимо тщательно обработать и очистить склеиваемые поверхности. Важную роль в процессе склеивания играет температура. Так, при склеивании элементов конструкций, которые не подвергаются в последующих технологических операциях воздействию высоких температур, можно использовать клеи холодного отверждения на эпоксидной основе. Для приклеивания кремниевых кристаллов к металлическим или керамическим основаниям корпусов обычно используют клей ВК-2, представляющий собой раствор кремний-

11—210

305

органической смолы в органическом растворителе с мелкодиспер-гированным асбестом в качестве активного наполнителя или ВК.-32-200, в котором в качестве наполнителя используют стекло или кварц.

Технологический процесс приклеивания полупроводниковых кристаллов проводят в специальных сборочных кассетах, обеспечивающих нужную ориентацию кристалла на основании корпуса и необходимое прижатие его к основанию. Собранные

страница 73
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
купить букет орхидей в москве
Фирма Ренессанс: цена модульные лестницы - качественно, оперативно, надежно!
стул посетителей kf 1 купить
Отличное предложение в КНС Нева: K8P43A - в кредит не выходя из дома в Санкт-Петербруге, Пскове, Мурманске и других городах северо-запада России!

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)