Космонавтика  Конструирование интегральных микросхем 

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 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 [ 156 ] 157 158 159 160 161 162 163 164 165

Объект воздействия

Технологические операиии

Воздействующий фактор

Вид возможных нарушенчй и отказов

Химическое воздействие

Покрытие, маркировка

Флюсование, очистка, влагозащига, демонтаж

Химическая активность

Коррозия покрргтия или основного материала выводов и корпуса, нарушение целостности чаркировоч ных обоз!шчеиий и иокрышй

Электрическое воздействие

Пассивные и активные члемеиты микросхем, металлизация р-н переходы, защитный окисел

Все технологические опе-раили

Электрический заряд

Пробой окисла, деградация параметров микросхем нз-за пробоя в иолупроводииковои структуре



6.4. Формовка и обрезка выводов

Одно из основных требований, которому должен .удовлетворять корпус микросхемы, - сохранение внутри него относительно с) \oii атмосферы в течение всего срока службы. Любая поверхность вещества при нормальных условиях покрыта тонкой пленкой в кдги то.[-щиной 0,01,..0,001 мкм. Из-за малых размеров молекулы (2,7-10-- и малой вязкости воды влага способна проникать даже в межмо.е-кулярные промежутки сложных неорганических соединен! !. При этом происходят механическое разрущеиие материалов, изменен1!1. электрических свойств поверхностей, коррозия металлов и их сн , ВОВ, Чтобы избежать этого, герметизацию корпусов микросхем оби но проводят в атмосфере сухого азота.

Металлы, стекло и керамика, используемые для изготовтеи,- корпусов микросхем, практически газо- и в.шгонепроницаемы. Чтобч сохранить сухую инертную атмосферу внутри корпуса, его шпи между разнородными материалами должны быть максимально гер-моти,чны\!и. Согласно принятым нормам через спай с хорошей герметичностью при разности дав чения 1 атм в течение 30 лет натекает не более 1 см газообразного гелия (практически это означает абсолютную воздухонепроницаемость).

Соединение металлов с металлами осуществляют пайкой с мягкими нли твердыми припоями, горячей или холодной сваркой, а также их комбинациями. Спаи стекла со стеклом нли керамикой образуются либо плавлением их при высоких температурах, либо склеиванием более легкоплавким стеклом. Герметизация металлостеклянных сиаев, с помощью которых от корпуса микросхемы электрически изолируются выводы, представляет сложную техническую задачу. Это связано с тем, что больщинство обычных стекол имеет низкие температурные коэффициенты линейного раситирения (ТКР) и теило-проводиости, тогда как металлы хорошо проводят тепло и имеют большие ТКР, Различие в скоростях нагрева и остывания стеклянных и металлических частей спаев н и.есоответствие их ТКР приводят к ме-ханическим напряжениям и повреждению спаев. В условиях эксплу?-тации микросхем стекло и металл считаются совместимыми, если разность нх ТКР не превышает 4-10- 1 °С,

Обычно для герметизации выводов микросхем в месте их выхода из корпуса применяются кристаллизующиеся стек.тяииые припои (например, типа пирокерам ). Технология получения такого герметичного соединения методом пайки основана на образовании стек-локерамического соединения с кристаллизацией боро-свинцово-цинко-вого стекла. При этом методе стекло расплавляется и растек1ется, хорошо смачивая совмещенные поверхности керамики, стекла и металлов (подобно тому, как металлический припой смачивает и соединяет между собой металлические детали при обычной пайке).

При дальнейшем нагревании прииойное стекло начинает расте-кловываться , происходят образование центров и кристаллизация ма-териа.щ шва. Размеры образующихся кристаллов пропорциональны времени и температуре процесса. Прочность такого шва герметизации обусловлена его кристаллической структурой и вдвое превышает прочность шва из аморфного стекла. Кроме того, при механических нагрузках в спаях с некриста.тлизующимся стеклом появляются микротрещины, которые создают пути иатекаиия влаги в корпус через стекло. В кристаллизующемся же спае микротрещины ие проходят



Рнс. 6 3. Направление растягивающего усилия при фор.мовке п обрезке выводов


Рис. 6.5. Правильная (а) п неправильная (б) формовка выводов плангрного корпуса



Рис. 6.4. Конструкция щтампа для формовки и обрезки выводов микросхем:

а -прижим; б -формовка; в - обрез г<а

через спай. Регулируя содержание кристаллической фазы материала шва, можно изменять его ТКР от 40-10- до 120-10- 1/°С ( ТКР стекла 45-Ю 1/°С). Особенность большинства типов корпусов .микросхем заключается в то.м, что некоторая часть длины вывода находится под наплывом стекла (или керамики). При формовке выводов наплывы Н30ЛЯЦ1Ш должны быть сохранены.

При выполнении технологических операций пс подготовке микросхемы к монта.жу на печатную плату (рихтовка, формовка и обрезка выводов) выводы подверга.ются растяжению, изгибу и сжатию. При этом растягивающее усилие Р] прч.южено к наиболее чувствительной к механическим воздействиям зоне корпуса - гермовводу (рис. 6.3). Если растягивающее усилие будет чрезмерным, в .месте заделки выводов в корпус могут возникнуть трещины по стеклу или керамике Te.ia корпуса, пряводящие к не.медленной или, что еще хуже, постепенной разгерметизации корпуса.

Конструкция штампа для формовки и обрезки выводов (рис. 6.4) должна обеспечивать иeзaвиcи!ыe и последовательные усилия прижатия Рг, формовки Рз и обрезки Р4- Величины этих усилий подбираются так, чтобы сохранить целостность гальванического покрытия выводов, создать минимальное растягивающее усилие вдоль оси вывода и получить заданную конфигурацию формовки. При формовке и обрезки выводов микросхемы допускаются следы (отпечатки) от инструмента на выводах микросхемы, не приводящие к нарушению гальванического покрытия.



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 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 [ 156 ] 157 158 159 160 161 162 163 164 165