Файл: Минскер Ф.Е. Сборка полупроводниковых приборов учеб. пособие.pdf

§ 27. Бескорпусная герметизация

Под бескорпусной герметизацией чаще всего понимают гер­ метизацию полупроводниковых приборов пластмассами, хотя она включает в себя более широкое понятие, например, герме­ тизацию пленками окиси и нитрида кремния.

Бескорпусная герметизация обладает существенными преиму­ ществами перед другими способами герметизации:

уменьшение габаритов приборов; резкое сокращение числа технологических операций; высокая производительность процесса.

Однако при отверждении компаунда возникают напряжения в результате уплотнения молекулярной структуры и разницы в КТР, а также старения в процессе хранения и эксплуатации из-за образования фаз другой плотности. Эти напряжения вследствие непосредственного контакта компаунда с полупроводниковым кристаллом и выводами могут вызвать изменения характеристик прибора и разрушение его элементов (в частности, выводов).

Герметизация пластмассами дает возможность механизиро­ вать процессы сборки полупроводниковых приборов. При этом сборку приборов проводят на ленте, и кристалл соединяют с вы­ водами ленты с помощью термокомпрессии. Лента в этом случае служит в качестве элемента конструкции приборов и транспорте­ ра. Герметизация пластмассой на ленте производится одновре­ менно для нескольких приборов.

Поскольку при герметизации полупроводниковых приборов пластмассой наиболее существенными являются защита от про­ никновения влаги через пластмассу и места соединения пласт­ массы с выводами, а также защита от загрязнения поверхности полупроводника вредными примесями, содержащимися в герме­ тизирующем материале, можно определить для герметизирую­ щих материалов пять обязательных условий: 1 ) влагонепрони­ цаемость; 2 ) термостойкость; 3) возможность получения вакуумплотного соединения с материалом вывода; 4) отсутствие загряз­ нений, влияющих на характеристики полупроводниковых при­ боров; 5) минимальное искусственное старение в течение дли­ тельного срока и минимальная усадка.

Наилучшую защиту от воздействия влаги обеспечивают ма­ териалы, которые либо реагируют с гидроксильными группами на поверхности химически, либо активно их адсорбируют.

108

отличается простотой и дешевизной. С помощью этого метода легко решаются требования микроминиатюризации полупровод­ никовых приборов. Процесс герметизации обычно осуществля­ ется капельным методом с помощью вращения приборов вокруг оси выводов вручную. При растекании компаунда за счет сил поверхностного натяжения получается сферическая форма, гео­ метрия которой, определяется габаритными размерами прибора

после герметизации. Для увеличения надежности приборов при малой толщине пленки на них иногда наносят три слоя пленки с

заливочного компаунда с наполнителем из нитрида бора и отвер­ дителя; 3-й слой — смесь из специального лака и связующего. Кристалл предварительно должен быть спланирован.

Метод защиты обволакиванием обеспечивает высокую устой­ чивость приборов в условиях воздействия влажной атмосферы, по имеет ряд недостатков: необходимость применения легколету­ чих растворителей; длительность процесса сушки на воздухе и

і09

необходимость последующего отверждения покрытий при повы­ шенных температурах; трудность нанесения равномерного по толщине покрытия.

Метод заливки жидкими полимерными материалами осуще- . ствляется в литьевых формах; он наиболее распространен в по­ лупроводниковом производстве. Применяют формы из силиконо­ вой резины, к которой заливочный компаунд имеет минимальную адгезию. Однако стойкость таких форм незначительна. Заливка производится с помощью шприца или на специальном оборудо­ вании. В качестве материалов для заливки используют эпокспд-

2

Изделие

Рис. 76. Схема герметизации приборов тран­ сферным литьем под давлением:

I — плунжер, 2 — пресс-порошок, 3 — плита пресса

ные компаунды, которые имеют низкую вязкость, могут быть модифицированы, легко отверждаются, имеют малую усадку, высокую адгезию, достаточную химическую стойкость и влаго­ стойкость, а также кремнийорганическне материалы, полиурета­ ны и полиэфиры.

Кремнийорганическне материалы отличаются термостойко­ стью до 250—300°С (что позволяет вести отбраковку приборов по'надежности при высокой температуре), хорошими электриче­ скими свойствами, морозостойкостью (—65°С), ничтожной влагопоглощаемостыо, нетоксичностыо и отсутствием ионных при­ месей, которые являются причиной необратимых изменений па­ раметров приборов в условиях повышенной влажности.

Полиуретаны и полиэфиры работоспособны только до 150° С. В качестве подслоя при применении эпоксидных компаундов

по