обеспечить достаточную работоспособность полимерных оболочек и максимально

уменьшить внутренние напряжения, необходимо процесс отверждения проводить

при строго контролируемой температуре в наиболее благоприятном диапазоне.

Методы защиты р-п-переходов полупроводниковых кристаллов и пластин.

В процессе хранения и эксплуатации ИМС подвергаются внешним

воздействиям, которые обусловлены чаще всего изменением температуры или

влажности окружающей среды, увеличением или уменьшением атмосферного

давления, присутствием активных веществ в окружающей атмосфере, наличием

вибраций, ударов и других факторов. Для защиты полупроводниковых приборов

от таких воздействий предусматривается комплекс специальных мер. Наиболее

широкое распространение в настоящее время получили два способа защиты

полупроводниковых структур: бескорпусная защита и корпусная защита (с

использованием различных типов корпусов).

Выбор конструктивно-технологического варианта исполнения бес

корпусной защиты определяется в первую очередь назначением и требованиями,

предъявленными к защищаемой микросхеме. Например, если предусматривается

защита сборочной единицы, в состав которой входит бескорпусная микросхема,

то предварительно производится лишь промежуточная технологическая защита

микросхемы, обеспечивающая стабильность её параметров на этапе

изготовления. Если же бескорпусная микросхема выпускается в виде

самостоятельного изделия, то её защита осуществляется с учётом всего

комплекса климатических и механических воздействий, предусмотренных

техническими условиями эксплуатации на данную микросхему.

Особое требование в случае бескорпусной защиты предъявляются к

химической частоте и термостойкости герметизирующих покрытий, к их физико-

механическим свойствам, влагопоглащению. Кроме того, герметизирующие

материалы должны не только обеспечивать высокую жёсткость создаваемой

конструкции, но и устойчивость её к различным видам воздействий.

Для бескорпусной защиты полупроводниковых структур используются в

основном неорганические и органические полимерные материалы. Более высокой

надёжностью характеризуются покрытия из неорганических материалов, однако,

бескорпусная защита на основе органических материалов гораздо дешевле.

Если в процессе эксплуатации или хранения полупроводниковых приборов

требуется защита, обеспечивающая их работоспособность в течении промежутка

времени, то в этом случае рекомендуется применять корпусную герметизацию.

Причём корпуса должны отвечать следующим основным требованиям: обладать

достаточной механической прочностью и коррозионной стойкостью; иметь

минимальные размеры; обеспечивать чистоту среды, окружающей

полупроводниковый прибор; позволять легко и надёжно выполнять электрическое

соединение между полупроводниковым приборами печатной платы, на которую

устанавливается полупроводниковый прибор; обеспечивать минимальные

паразитные ёмкости и индуктивности конструкции; обеспечивать надёжную

изоляцию между токопроводящими элементами; быть герметичными и

предотвращать проникновение влаги к защищаемой микросхеме; обеспечивать

минимальное тепловое сопротивление между полупроводниковой структурой и

окружающей средой ; защищать от воздействий электромагнитного поля и

радиоактивного излучения; обеспечивать возможность автоматизации процесса

сборки; иметь минимальную стоимость.

Защита поверхности p-n-переходов лаками и эмалями

Защищают p-n-переходы от внешних воздействий тонкими слоями

специальных лаков и эмалей, наносимых на место выхода перехода на

поверхность. Покрытие плотно сцепляется с поверхностью полупроводника и

предотвращает доступ водяных паров, кислорода и др. Достоинством метода

является его простота и технологичность.

Защита p-n-переходов методом лакировки имеет ряд недостатков. К

основным из них следует отнести то, что применяемые в настоящее время лаки

не отвечают требованиям, предъявляемым полупроводниковой технологией :

недостаточно влагостойки, плохо переносят резкое изменение температуры

окружающей среды, растрескиваются или отслаиваются при низких температурах.

Кроме перечисленных недостатков, следует отметить еще один важный

недостаток лаков- их способность создавать в приповерхностном слое

полупроводника значительные механические напряжения, что объясняется

разными коэффициентами термического расширения лака и полупроводникового

материала. Таким образом, качество защиты p-n-переходов и свойства

лакированных приборов зависят от свойств лаков.

В качестве исходных материалов для лаков используются

кремнийорганические смолы, обладающие высокой влагостойкостью и хорошими

диэлектрическими свойствами. Однако чистые кремнийорганические лаки имеют

ряд недостатков ( трескаются при низких температурах, недостаточно

сцепляются с полупроводниками, хрупки) , которые устраняют введением

модифицирующих добавок и специальных наполнителей. Некоторые свойства

наиболее употребительных лаков и эмалей приведены в таб. 26. При выборе

защитного покрытия ( лака или эмали ) необходимо исходить из

эксплуатационных требований, которые предъявляют к конкретному

полупроводниковому прибору.

Важным фактором при защите p-n-переходов лаков является чистота

лакируемой поверхности, которая должна быть тщательно протравлена, промыта

и высушена. После сушки p-n-переходы переносят в специальных вакуумных

эксикаторах в скафандры, в которых носят лак на поверхность кристалла. При

нанесении лакового покрытия лак набирают в шприц и осторожно небольшими

порциями выдавливают на поверхность полупроводникового кристалла. Для

покрытия круглых структур применяют различные полуавтоматические

приспособления. Сушат лак в специально выделенных термостатах. Режим сушки

зависит от вида лака или эмали, а также типа прибора.

Лак К-1 — довольно густая, почти прозрачная масса вязкостью 80–100

сСт при 20 С. Плёнка этого кремнийорганического лака после полимеризации

при 130–150 С в течение не менее 4 ч почти прозрачна и удовлетворительно

переносит термоциклирование. Термостойкость около 200 0С. Применяют лак К-1

в основном для защиты сплавных кремниевых p-n-переходов. Наносят лак иглой

шприца или тонкой стальной проволокой, окуная ее в тигелек с лаком. При

нанесении лак не полностью переходит с иглы ( или проволоки ) на кристалл,

что приводит к утолщению ее кончика, которое удаляют, протирая иглу

миткалем, смоченным в спирте.

Лак К-55 –густая прозрачная вязкая масса желтоватого цвета,

приготавливаемая из полиорганосилоксановой смолы. Защитная пленка

образуется на поверхности полупроводникового кристалла после обработки при

130-1500С в течении 2-3 ч. Удельное объемное сопротивление пленки при 200С

равно 1013 Ом(см, а при 200 0С-1012Ом(см. После пребывания пленки в

атмосфере с повышенной влажностью ( 98%) ее объемное сопротивление

снижается до 1011 Ом(см. Термостойкость 150-1800С.

Лак К-57 –прозрачная вязкая масса светло-желтого цвета.Время

высыхания пленки лака при температуре 2000С равно 1-1,5 часа. Удельное

сопротивление при 200С равно 1014 Ом(см, а при 2000С –1012Ом см.

Термостойкость 180-2000С. Пленка обладает высокой влагостойкостью и

стойкостью к термоциклическому изменению температуры. Рекомендуемый режим

сушки: выдержка 10 часов при 150-1700С.

Лак МК-4У –вязкая масса желтого цвета. Связующим веществом является

кремнийорганическая смола , модифицированная полиэфирами и эпоксидными

смолами, а в качестве наполнителя в смолу вводиться слюда мусковит.

Рекомендуемый режим сушки: выдержка 2 ч при 1800С. Удельное объемное

сопротивление при 200С равно 1014 Ом*см. Термостойкость 180-2000С.

Защитный лак ПЭ-518 – терефталевоглицириновой смолы ТФ-4 в

циклогексане; прозрачная жидкость от светло- до темно-жёлтого цвета.

Обладает термостойкостью в диапазоне температур от –60 до +100С. Тангенс

угла диэлектрических потерь на частоте 106 Гц равен 0,04. Удельное объёмное

сопротивление равное в обычных условия 1014 Ом*см, после пребывание во

влажной среде атмосфере в течении 48 часов снижается до 1012 Ом*см.

Применяется для защиты p-nпереходов от воздействия влаги и воздуха.

Защитный лак КО-938В — раствор кремнийорганической смолы и толуола,

модифицированный полиэфиром; жидкость коричневого цвета. Перед

употреблением в лак добавляют сиккатив. Содержание сухого остатка равно

50%. Плёнка высыхает при 150 С в течение 30 мин. Адгезионная прочность

8*104 Н/м2. Электрическая прочность при 20 С равна 75 кВ/мм, при 200 С — 40

кВ/мм, а после воздействия влажной атмосферы в течении 48 часов —50 кВ/мм.

Удельное объёмное электрическое сопротивление при 20 С равна 1014 Ом*см, а

при 200 С — 1012 Ом*см. Диэлектрическая проницаемость на частоте 106 Гц

при 20 С равна 4, а тангенс диэлектрических потерь при тех же условиях –

6*10-4 . Применяется для защиты p-n-переходов полупроводниковых приборов,

работающих при температурах до 200 С, а также в качестве адгезионного

подслоя для эластичные заливочные компаунды.

Кремнийорганический лак КО-961-п — раствор

полиметилвинилфенолсилоксилазана в толуоле; бесцветная или светло-жёлтая

жидкость без механических примесей. Содержание сухого остатка не привышает

57-63%. Плёнка высыхает при 20 С в течение 60 минут. Электрическая

прочность при 20 С равна 85 кВ/мм, а при 150 С — 5 кВ/мм. Удельное объёмное

сопротивление при 20 С равно 1014 Ом*см, а при 150 С — 1012 Ом*см. Покрытия

обладают хорошей влагостойкостью и высокими диэлектрическими

характеристиками. Тангенс угла диэлектрических потерь – 0,003.

Диэлектрическая проницаемость 4,5. Лак легко воспламеняется: нижний

температурный предел воспламеняемости насыщенных паров в воздухе 8 С, а

верхний 36 С. Предельно допустимая концентрация раров лака в воздухе

составляет 10–20 мг/м3.

Лак сульфон —раствор полисульфонамида на основе изофталеновой кислоты

и 3,3-диаминодифенисульфона в диметилацетамиде или диметилформамиде;

жидкость желтоватого цвета. Содержание сухого остатка не превышает 15%.

Удельное объёмное сопротивление при 20 С равно 1014 Ом*см , при 200 С —

1012 Ом*см, а при 48-часовом воздействии влаги (95%) и 55 С — 1013 Ом*см.

Электрическая прочность при 20 равна 50 кВ/мм. Тангенс угла

диэлектрических потерь на частоте 103 Гц при температуре 20 С равен 0,02, а

диэлектрическая постоянная при тех же условиях – 4. Применяется для защиты

p-n-переходов полупроводниковых приборов, работающих в интервале температур

от –60 до +200 С.

Лак «Пан» — 5%-ный раствор полинитрилоакрилата в диметилформамиде;

прозрачная жидкость жёлтого цвета без механических примесей. Вязкость при

20 С равна 80–150 сСт. Показатель преломления 1,43–1,44.

Эмаль АС–539 —суспензия пигмента свинцового сурика в растворе

эпоксидной смолы, ярко-оранжевого цвета. Разбавляется ксилолом. Вязкость

при 20 С равна 90–100 сСт. Содержание сухого остатка 25%. Тангенс угла

диэлектрических потерь на частоте 1МГц и температуре 20 С не превышает

0,025. Плёнка высыхает при 18-23 С в течение 1 ч, а при 130 С – 4 ч.

Удельное объёмное сопротивление при 20 С равно 5*1014 Ом*см, а после

пребывания во влажной атмосфере (98%) в течение 48 часов снижается до 1013

Ом*см. Электрическая прочность 20 кВ/мм. Влагонабухаемость плёнки в течение

48 часов при 18-23 С не превышает 1%. Эмаль устойчива к перепаду температур

от –60 до + 125 С . Применяется для защиты полупроводниковых приборов и

кристаллов с p-n-переходов от внешних воздействий в интервале температур от

–60 до +150 С.

Эмаль КО-97— смесь кремнийорганического лака ФМ-34 и смолы БКМ-5 с

добавлением пигментов и наполнителей. Вязкость при 20 С равна 80-100 сСт.

Содержание сухого остатка не превышает 48-58%. Удельное объёмное

сопротивление при 20 С равно 1014 Ом*см, а при 170 С — 1012 Ом*см, а после

пребывания во влажной атмосфере снижается до 1011 Ом*см. Тангенс угла

диэлектрических потерь на частоте 1 МГц при 20 С равен 0,01, а при 170 С

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5