Файл: Методы стабилизации параметров полупроводниковых приборов [сборник статей]..pdf

ствия окружающей среды при частичной разгерметизации корпуса в процессе монтажа и эксплуатации.

Защитное покрытие траверс должно удовлетворять сле­ дующим требованиям:

1.Отсутствие компонентов, вступающих в реакцию с алюминием.

2.Паро- и влагонепроницаемость. -

3.Минимальная усадка пленки в диапазоне температур

—60+150°С, так как толщина проводника «25 мкм и неболь­ шие внутренние напряжения пленки могут привести к разры­ ву сварного соединения.

Для изоляции сварных соединений в производстве при­ меняют лак ЭП-96. Однако покрытие на его основе имеет недостаточно хорошие механические характеристики и весь­ ма невоспроизводимо по свойствам от партии к партии. Эти недостатки настолько существенны, что возник вопрос о за­ мене этого покрытия другим, более эффективным. Предла­ гаемое покрытие должно обеспечивать стабильные электри­ ческие параметры приборов после испытаний во влажной камере, термоциклировании. С этой целью была опробована

L

ПРИМЕНЕНИЕ'ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ФЕНИЛОНА С-4 ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ КРЕМНИЕВЫХ ПРИБОРОВ

Л. Б. СОКОЛОВ, Т. В, КУДИМ, Л. А. ПАРХОМЕНКО, Г, Г. АФАНАСЬЕВ

Одной из основных проблем в производстве полупровод­ никовых приборов является разработка эффективных мето­ дов стабилизации и защиты поверхности полупроводника [1].

Полупроводниковые приборы должны надежно работать в условиях повышенных и пониженных температур, длитель­ ного воздействия вибрационных нагрузок, одиночных и мно­ гократных ударов, а также в условиях жестких электричес­ ких режимов. Все это определяет требования, которые предъ­ являются к защитным покрытиям.

В настоящее время для защиты полупроводниковых при­ боров применяются кремнийорганические покрытия [2], имею­ щие наряду с достоинствами ряд недостатков, самое значи­ тельное из них — нестойкость к циклическим изменениям температур.

Была поставлена задача найти новое защитное покры­ тие, удовлетворяющее всем техническим требованиям. С этой целью были опробованы следующие полимеры: фенилон С-2, фенилон С-4, сульфон ЗИ, полиарилат Д-4В, диэлектричес­ кие свойства которых (см. табл. 1) позволяли судить об их пригодности для защиты приборов.

После предварительных испытаний был выбран фенилон С-4. Приборы, защищенные этим полимером, имели наибо­ лее стабильные параметры. При покрытии остальными по­ лимерами наблюдалось ухудшение параметров и невоспроизводимость их от партии к партии. Изучение механических свойств фенилона С-4 (см. табл. 2) показало, что этот по­ лимер образует эластичную пленку с высокой прочностью.

32

Т а б л и ц а I

Диэлектрические свойства полимерных покрытий

Фенилон С-4 представляет собой ароматический поли­ амид — продукт поликонденсации ароматических диаминов (м- и н-фенилендиаминов) и производных ароматических дикарбоновых кислот (изофталевой и терефталевой):

Электрические свойства лаковых покрытий из фенилона со храняются после выдержки в течение 5000 час при 250°С.

Для испытаний фенилона С-4 в качестве защитного по­ крытия кремниевых приборов были приготовлены растворы его в диметилформамиде. Все испытания проводились в сравнений с контрольными приборами, защищенными по­ крытием, применяемым в производстве.

Прежде всего необходимо было подобрать концентрацию связующего и режим термообработки. Контроль за качест­ вом покрытия вели по изменению коэффициента усиле­ ния а. Зависимость коэффициента усиления а от концентра­ ции полимера представлена на гистограммах (-ем. рис. 1—3), из которых видно, что оптимальной следует считать 5%-ную концентрацию. Эта концентрация позволяет получить плен­ ку, обеспечивающую повышение коэффициента усиления прибора, кроме того, лак 5%-ной концентрации наиболее технологичен.

Рис. I. Гистограмма распределения приборов по а при концентрации связующего 3% вес\ 1 — до лаки­

ровки; 2 — после лакировки

Для выбора условий получения качественной пленки бы­ ли запущены в технологический цикл несколько партий с различными режимами термообработки. Время термообра­ ботки (не менее 15 час) выбиралось с учетом того, чтобы после выдержки пленки при температуре 130°С потерь в ве­ се не наблюдалось (см. рис. 4), что указывает на полное удаление растворителя.

На гистограммах рис. 5, 6 представлено распределение приборов по коэффициенту усиления при различных режи-

34

Количество приборов, &

Рис. 2. Гистограмма распределения приборов по а при концентрации связующего 5% вес: 1 — до лаки­

ровки; 2 — после лакировки

Количество приборов, %

Рис. 3. Гистограмма распределения приборов по а при концентрации связующего 7% вес: 1 — до лаки­

ровки; 2 — после лакировки

мах термообработки. Из сравнения этих результатов видно, что коэффициент а практически не изменяется при режиме термообработки: 1 час на воздухе, 15 час при 130°С. В дру­ гих режимах отсутствует выдержка покрытия на воздухе и коэффициент усиления значительно ниже. Увеличение про­ должительности термообработки при этом не дает улучше­ ния качества. Выдержка на воздухе в течение часа предот­

вращает стягивание пленки, а продолжительный нагрев и медленное снятие его обеспечивают полное удаление раство­ рителя и стабилизацию покрытия.

Таким образом, качественную пленку на поверхности крем­ ниевого прибора можно получить при 5%-ной концентрации

Врем* час

Рис. 4. Зависимость потери веса пленки от

времени при 130° С

Количество приборов, Т

Рис. 5. Гистограмма распределения приборов по а

при различных режимах термообработки пленки: до лакировки (1), в течение 15 час при 130°С 24 час при

180° С (2); 20 час при 130° С (3)

36

фенилона С-4 в диметылформамиде и режиме термообработ­ ки: I час на воздухе, 15 час при 130°С.

Дальнейшие испытания исследуемого защитного покры­ тия проходили в соответствии с технологическим циклом в сравнении с контрольными партиями. Были сделаны .заме­ ры электрических параметров при Цитировании (—60; + 130°С), при 130°С и проверена стабильность при 20°С. Ре­ зультаты представлены на гистограммах рис. 7, 8. Приборы опытной партии имеют лучшее распределение по коэффи­ циенту усиления и более низкие уровни обратных токов.

После проведения технологических испытаний было вскрыто 10% опытных и Г0% контрольных приборов. Под микроскопом (х32) произведен осмотр внешнего вида плен­ ки. У опытных приборов лаковая пленка осталась без изме­ нения, на некоторых контрольных приборах видны трещины и отслаивание.

Для выяснения надежности приборов, защищенных фснилоном С-4, часть опытных и контрольных партий была по­ ставлена на факультативные испытания в течение 20 дней в режимах UK= 35 в, 1к = 330 ма и1!к = 40 в, 1к =300 ма.

Факультативные испытания дали положительные результаты, ни один прибор из строя не вышел.

л7