Файл: Курносов, А. И. Технология производства полупроводниковых приборов учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.10.2024

Просмотров: 123

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Нанесение пасты и вжигание ее можно повторять по нескольку раз, при этом толщина слоя увеличивается и качество покрытия улуч­ шается. Полученную таким образом металлизированную керамику можно паять мягкими и твердыми припоями.

Распространенным способом нанесения металлических покры­ тий является спекание слоя чистого порошкового металла или сме­ си металлов с керамикой. Для этого применяют главным образом порошки молибдена, вольфрама, рения, тантала, железа, никеля, марганца, кобальта, хрома, серебра и меди с величиной зерен в не­ сколько микрон. Порошок наносят на поверхность ровным слоем толщиной в несколько десятков микрон. Для этого готовят взвесь порошка в ацетоне, амилацетате, метиловом спирте, дистиллиро­ ванной воде с добавкой связующего вещества типа нитроцеллюло­ зы, шеллака и т. п. После нанесения порошка на керамику произ­ водят сушку и отжиг в защитной атмосфере.

Наиболее прогрессивным способом пайки керамики с металлом является диффузионное соединение под давлением. Хорошее сцеп­ ление достигается в результате диффузии соединяемого металла или его окиси в керамику. Процесс диффузии более качественен, если детали хорошо соприкасаются друг с другом и их поверхности предварительно отшлифованы.

§ 10.3. Герметизация корпусов с помощью пластмасс

Дорогостоящие стеклянные, металлостеклянные и металлокера­ мические корпусы успешно заменяют пластмассовыми корпусами. В ряде случаев это повышает надежность приборов, так как устра­ няется контакт /7-л-перехода с газовой средой, находящейся внутри корпуса, и уменьшается количество спаев в конструкции корпуса.

Герметизирующие материалы. Для герметизации полупроводни­ ковых приборов используют различные пластические материалы; например, заливочныекомпаунды ЭКМ, ЭЦД и пресс-порошки ЭФП-60. Основные электрофизические свойства этих материалов приведены в табл. 10.3.

В качестве герметизирующего материала часто используют эпоксидные смолы ЭД-5, ЭД-6 с различными отвердителями

(табл. 10.4).

Наряду с эпоксидными компаундами в качестве герметизирую­ щих материалов широко распространены синтетические эластоме­ ры (табл. 10.5), особенно полисульфидные (тиоколы) и кремнийорганические эластомеры.

Методы герметизации. Основными методами герметизации явля­ ются: заливка смолой металлических полых цилиндров, обволаки­ вание смолой кристалла с внешними выводами, опрессовка под давлением, литье под давлением (трансферное литье).

Рассмотрим примеры герметизации пластмассой.

1. Полый металлический цилиндр припаивают к медному осно­ ванию в виде диска или прямоугольника. Это основание может иметь один или несколько изолированных внешних выводов. Внутрь

296


 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

10.3

 

 

Электрофизические свойства герметизирующих материалов

 

 

Свойства

 

 

 

ЭКМ

эцд

ЭФП-60

Коэффициент

теплопровод­

9,7-10-*

 

2.5-10- 3

ности,

кал! (см ■сек г)

. . . .

 

Предел

прочности

на

раз­

745

730

450

 

рыв, кг!см2 ..................................

 

Модуль упругости, кг/см2

42-103

2 0 -103

Температурный

коэффициент

47,6-10- 6

_

35-10- 6

линейного расширения,

град

Диэлектрическая

проницае­

 

 

 

 

мость

при

20°С

и

частоте

4,5

2,55

4,5—6

 

10е г и ...........................................

 

Тангенс

угла

диэлектриче­

 

 

 

 

ских потерь при 20°С:

 

 

 

 

 

 

при частоте 106 гц

. . .

.

2,5-10- 2

2 -1 0 - 2

при

частоте 109

гц

. . . .

1,51 • 10- 2

 

Удельное

объемное

электри­

 

 

 

 

ческое сопротивление при 20°С,

 

 

 

 

ом-см

 

.............................

10 15

10 15

1016

 

Электрическая

прочность,

35

 

 

 

кв/мм

 

 

 

. . .

20

21

 

Диапазон

рабочих

темпера­

—60-г + 1 2 0

—60 : +150

- 6 0 - +

125

тур, °С

 

.

. . .

Величина

усадки, %

. . .

0,9

0,7

0 ,6

 

Жизнеспособность

 

при

4

48

 

 

20° С.

ч

 

 

. . . .

2 0 0 0

 

Цилиндра на нижнее основание напаивают полупроводниковый кри­ сталл с р-п-переходами. К кристаллу крепят внешние электриче­ ские выводы термокомпрессионной сваркой. В цилиндр на полови­ ну объема заливают пластичный мягкий материал, например сили­ коновый каучук, который подвергают термической сушке. Остав­ шийся объем цилиндра заполняют эпоксидной смолой, которая за­ твердевает при высокой температуре. Чтобы увеличить механиче­ скую прочность всей конструкции, в верхней части цилиндра дела­ ют буртик для прочного закрепления пластмассового материала внутри корпуса.

2. Компаундом на основе эпоксидной смолы заливают полый Керамический цилиндр, к нижнему концу которого припаян диск из ковара, покрытого с обеих сторон золотом. К диску припаивают кристалл полупроводника с р-ц-переходом.

Верхним электродом служит проволока из фосфористой бронзы Диаметром 30 мкм, приваренная одним концом к кристаллу полу-

297


 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

10.4

Электрофизические свойства отвержденных эпоксидных смол

 

 

 

 

 

 

 

в зависимости от отвердителя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭД-6

 

ЭД-5

 

Свойства

 

 

 

-\ 30%. малеи­

-1-6,5% иоли-

4-7% гекса-

+ 10% по-

+40%

ма­

 

 

 

 

 

нового ангид­

этиленполи-

метиленди-

лиамипоа

леинового

 

 

 

 

 

рида

ампда

амипа

ангидрида

 

 

 

 

 

 

Предел

 

прочности

 

 

700

 

 

 

при изгибе, кг/см2

. .

1000

1000

 

 

 

Твердость

по

Бри-

17,2-107

18,3 -107

 

 

неллю, н/м2

 

. .

. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теплостойкость

по

 

 

 

Мартенсону, °С .

. .

100

 

Водопоглощение,

% •

0,05

 

Усадка,

%

 

 

.

0,5

до

1 %

Диэлектрическая

. .

4,1

4,3

4,85

 

 

проницаемость

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тангенс

угла

диэлек­

 

 

 

 

 

 

трических

потерь

при

0,014

 

0,023

0,008

0,005

10е гц

........................

0,021

Удельное

объемное

 

 

 

 

 

 

электрическое

 

сопро­

1,5- 10 14

3,6-1014

3,0-1015

5-10!5

МО15

тивление, ом-см .

. .

Удельное поверхност­

2,1-Ю14 ,

1,1 1 0 14

4,1-1013

 

 

ное сопротивление,

ом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пробивная

 

напря­

13,6

27,4

 

4,7

5

 

женность,

кв/мм .

. .

22

 

проводника, а другим к верхнему металлизированному торцу кера­ мической втулки. Верхнюю часть поверхности герметика покрыва­ ют проводящим составом из 20% эпоксидной смолы и 80% серебра.

3.При герметизации мощных приборов, имеющих кристаллодержатель с винтом для крепления к теплоотводящему радиатору, вместо металлической применяют пластмассовую заливку верхней части прибора. Для механической прочности пластмассового корпу­ са и прочной его связи с основанием кристаллодержателя в послед­ нем делают выступ в виде ласточкина хвоста, направленного внутрь основания.

4.Для герметизации приборов с аксиальными выводами корпу­ сом служит стакан из полимеризованной эпоксидной смолы, имею­ щий отверстия для выводов. В стакан вставляют втулку из орга­

нического компаунда, через отверстия которой проходят металли­ ческие выводы к припаянному к ним кристаллу полупроводника с р-н-переходом. Герметизацию осуществляют в. специальной труб­ чатой оправке.

298


Т а б л и ц а 10.5

Электрофизические свойства эластомеров

 

Свойства

 

ЭЗК-1

Виксипт К-18

СКТН-1

ВПГ-3

Жизнеспособность:

 

 

 

 

 

температура, °С..................

80

20

20

20

время,

ч .......................

2

0,5

0,5

0,15

Режим полимеризации:

 

 

 

 

температура, °С, . . . .

120

20

20

20

время,

ч ..........................

10

18

24

15

Удельное

объемное элек­

 

 

 

 

трическое

.

сопротивле н и е,

1014

1013

1013

1013

ом -см

.

. . . .

Электрическая

прочность,

24

15

18

 

кв/ мм

 

 

 

. .

 

Тангенс

угла

диэлектри­

0,013

0,01

0,005

0,015

ческих потерь при 1056 гц .

Диэлектрическая

прони­

3,9

3,0

3,5

1,67

цаемость

при 106

гц . . .

Плотность,

г/ см3 . . . .

1,85

1,01

1,2

0,3

Линейная

усадка,

% • •

1,2

1,08

0,5

Коэффициент

теплопро­

0,65

0,3

0,3

 

водности,

к а л /( м - ч ■град)

Диапазон

рабочих

темпе­

—60ч-+120

—60-Ч-+250

- 6 0 ч - +250

—60ч-+250

ратур, « с ........................

5. Два вывода, изготовленные из ленточного металла или про­ волоки, соединяют посредством стеклянной или керамической бусы. На один из выводов на Небольшом расстоянии от бусы напаивают полупроводниковый кристалл с р-/г-переходом. К этому кристаллу с помощью термокомпрессионной сварки присоединяют проволоку, приваренную предварительно ко второму выводу. Полученную та­ ким образом конструкцию герметизируют путем заливки органиче­ ским составом и последующим обволакиванием всей поверхности кристалла, бусы и части выводов. Аналогичным образом гермети­ зируют многовыводные приборы.

6. Полупроводниковый кристалл с р-п-переходом монтируют на металлических выводах, которые предварительно скреплены и изо­ лированы друг от друга пластмассовым основанием. Затем всю со­ бранную конструкцию помещают в форму и заливают пластмассой. После затвердевания материала прибор вынимают из литье- в°и формы и удаляют пластмассовое основание.

Сборка и герметизация на ленте. Наиболее перспективным ре­ шением проблемы сборки и герметизации полупроводниковых при­ боров является переход от дискретных методов к сборке полупро-

299