Сборка полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Министерство
образования
Российской
Федерации

Кафедра:
«Электронное
машиностроение».

Курсовой
проект

Сборка
полупроводниковых
приборов и
интегральных
микросхем

Выполнил:
ст-т гр. ЭПУ - 32
Козачук
Виталий Михайлович
Проверил:
доцент
Шумарин
Виктор Пракофьевич

Саратов
2000 г.

СБОРКА
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ
ПРИБОРОВ
И
ИНТЕГРАЛЬНЫХ
МИКРОСХЕМОсобенности
процесса сборки

Сборка полупроводниковых
приборов и
интегральных
микросхем
является наиболее
трудоемким
и ответственным
технологическим
этапом в общем
цикле их изготовления.
От качества
сборочных
операций в
сильной степени
зависят стабильность
электрических
параметров
и надежность
готовых изделий.

Этап сборки
начинается
после завершения
групповой
обработки
полупроводниковых
пластин по
планарной
технологии
и разделе­ния
их на отдельные
элементы (кристаллы).
Эти кристаллы,
могут иметь
простейшую
(диодную или
транзисторную)
структуру или
включать в себя
сложную интегральную
микросхему
(с большим
количеством
активных и
пассивных
элементов) и
поступать на
сборку дискретных,
гибридных или
монолитных
композиций.

Трудность
процесса сборки
заключается
в том, что каждый
класс дискретных
приборов и ИМС
имеет свои
конструктивные
особенности,
которые требуют
вполне определенных
сборочных
операций и
режимов их
проведения.

Процесс сборки
включает в себя
три основные
технологические
операции:
присоединение
кристалла к
основанию
корпуса; присоединение
токоведущих
выводов к активным
и пассивным
элементам
полупроводникового
кристалла к
внутренним
элементам
корпуса; герметизация
кристалла от
внешней среды.

Присоединение
кристалла к
основанию
корпуса

Присоединение
кристалла
полупроводникового
прибора или
ИМС к основанию
корпуса проводят
с помощью процессов
пайки, приплавления
с использованием
эвтектических
сплавов и
приклеи­вания.

Основным
требованием
к операции
присоединения
кристалла
является создание
соединения
кристалл 
основание
корпуса, об­ладающего
высокой механической
прочностью,
хорошей электро
и теплопроводностью.

Пайка 
процесс соединения
двух различных
деталей без
их расплавления
с помощью третьего
компонента,
называемого
при­поем. Особенностью
процесса пайки
является то,
что припой при
образовании
паяного соединения
находится в
жидком состоянии,
а соединяемые
детали 
в твердом.

Сущность процесса
пайки состоит
в следующем.
Если между
соединяемыми
деталями поместить
прокладки из
припоя и всю
композицию
нагреть до
температуры
плавления
припоя, то будут
иметь место
следующие три
физических
процесса. Сначала
рас­плавленный
припой смачивает
поверхности
соединяемых
деталей. Далее
в смоченных
местах происходят
процессы межатомного
вза­имодействия
между припоем
и каждым из
двух смоченных
им ма­териалов.
При смачивании
возможны два
процесса: взаимное
растворение
смоченного
материала и
припоя или их
взаимная диф­фузия.
После охлаждения
нагретой композиции
припой переходит
в твердое состояние.
При этом образуется
прочное паяное
соедине­ние
между исходными
материалами
и припоем.

Процесс пайки
хорошо изучен,
он прост и не
требует сложного
и дорогостоящего
оборудования.
При серийном
выпуске изделий
электронной
техники припайка
полупроводниковых
кристаллов
к основаниям
корпусов производится
в конвейерных
печах, обла­дающих
высокой
производительностью.
Пайка проводится
в вос­становительной
(водород) или
нейтральной
(азот, аргон)
среде. В печи
загружают
многоместные
кассеты, в которые
предваритель­но
помещают основания
корпусов, навески
припоя и полупроводни­ковые
кристаллы. При
движении конвейерной
ленты кассета
с сое­диняемыми
деталями
последовательно
проходит зоны
нагрева, постоянной
температуры,
охлаждения.
Скорость движения
кассеты и
температурный
режим задают
и регулируют
в соответствии
с тех­нологическими
и конструктивными
особенностями
конкретного
типа полупроводникового
прибора или
ИМС.

Наряду с конвейерными
печами для
припайки
полупроводнико­вого
кристалла к
основанию
корпуса используют
установки,
кото­рые имеют
одну индивидуальную
нагреваемую
позицию, на
которую устанавливают
только одну
деталь корпуса
(ножку) и один
полупроводниковый
кристалл. При
работе на такой
установке
оператор с
помощью манипулятора
устанавливает
кристалл на
основание
корпуса и производит
кратковременный
нагрев соединя­емого
узла. В зону
нагрева подается
инертный газ.
Этот способ
соединения
деталей дает
хорошие результаты
при условии
предва­рительного
облуживания
соединяемых
поверхностей
кристалла и
основания
корпуса.

Процесс присоединения
кристалла
пайкой подразделяют
на низкотемпературный
(до 400°С) и высокотемпературный
(выше 400°С). В качестве
низкотемпературных
припоев используют
спла­вы на основе
свинца и олова
с добавками
(до 2%) сурьмы или
вис­мута. Добавка
сурьмы или
висмута в
оловянно-свинцовый
припой позволяет
избежать появления
«оловянной
чумы» в готовых
при­борах и
ИМС при их
эксплуатации
и длительном
хранении.
Высо­котемпературные
припои изготовляют
на основе серебра
(ПСр-45, ПСр-72 и др.).

На технологический
процесс пайки
и качество
полученного
пая­ного соединения
деталей сильное
влияние оказывают
чистота сое­диняемых
металлических
поверхностей
и применяемого
припоя, состав
атмосферы
рабочего процесса
и наличие флюсов.

Наиболее широкое
применение
процесс пайки
находит при
сборке дискретных
полупроводниковых
приборов (диодов,
транзис­торов,
тиристоров
и Др.). Это объясняется
тем, что процесс
пайки дает
возможность
получить хороший
электрический
и тепловой
контакт между
кристаллом
полупроводника
и кристаллодержателем
корпуса, причем
площадь контактного
соединения
может быть
достаточно
большой (для
приборов большой
мощности).

Особое место
процесс пайки
занимает при
закреплении
полу­проводникового
кристалла
большой площади
на основании
корпу­са из
меди. В этом
случае для
снижения
термомеханических
напря­жений,
возникающих
за счет разницы
в температурных
коэффици­ентах
расширения
полупроводниковых
материалов
и меди, широко
используют
молибденовые
и молибденовольфрамовые
термоком­пенсаторы,
имеющие площадь,
равную площади
полупроводнико­вого
кристалла, а
ТКl—близкий
к ТКl
полупроводника.
Такая сложная
многоступенчатая
композиция
с двумя прослойками
из припоя с
успехом используется
при сборке
полупроводниковых
приборов средней
и большой мощностей.

Дальнейшее
развитие процесс
пайки получил
при сборке
интег­ральных
микросхем по
технологии
«перевернутого
кристалла».
Эта технология
предусматривает
предварительное
создание на
планарной
стороне кристалла
с ИМС «шариковых
выводов» или
«контакт­ных
выступов»,
которые представляют
собой бугорки
из меди, покрытые
припоем или
оловом. Такой
кристалл располагают
на поверхности
подложки или
на основании
корпуса так,
чтобы бугор­ки
соприкасались
с ней в определенных
участках. Таким
образом, кристалл
переворачивается
и его планарная
сторона посредством
бугорков контактирует
с поверхностью
основания
корпуса.

При кратковременном
нагреве такой
композиции
происходит
прочное соединение
контактных
выступов
полупроводникового
кристалла с
основанием
корпуса. Следует
отметить, что
те участки
поверхности
корпуса, с которыми
соприкасаются
«выступы»,
пред­варительно
тоже облуживаются.
Поэтому в момент
нагрева проис­ходит
соединение
припоя основания
корпуса с припоем
контактных
вы­ступов.

На рис. 1, а показан
вариант присоединения
кристалла
ИМС, имеющего
медные облуженные
кон­тактные
выступы, к подложке.
Та­кая конструкция
выводов не
боится растекания
припоя по подложке.
Наличие высокого
грибообразного
выступа обеспечивает
необходимый
зазор между
полупроводниковым
кристаллом
и подложкой
при расплавлении
припоя. Это
позволяет
проводить
присоединение
кристалла к
подложке с
высокой степенью
точ­ности.

На рис. 1, в показан
вариант сборки
кристаллов,
имеющих мяг­кие
столбиковые
выводы из припоя
на основе
оловосвинец.

Присоединение
такого кристалла
к основанию
корпуса проводят
обычным нагревом
без дополнитель­ного
давления на
кристалл. Припой
контактных
выступов при
нагрева­нии
и расплавлении
не растекается
по поверхности
облуженных
участ­ков
основания
корпуса за счет
сил поверхностного
натяжения. Это,
кроме того,
обеспечивает
определен­ный
зазор между
кристаллом
и под­ложкой.

Рассмотренный
метод присоединения
кристаллов
ИМС к осно­ванию
корпуса или
к какой-либо
плате позволяет
в значительной
степени механизировать
и автоматизировать
технологический
про­цесс сборки.

Приплавление
с использованием
эвтектических
сплавов. Этот
способ присоединения
полупроводниковых
кристаллов
к основанию
корпуса основан
на образовании
расплавленной
зоны, в которой
происходит
растворение
поверхностного
слоя полупроводникового
материала и
слоя металла
основания
корпуса.

В промышленности
широкое применение
получили два
эвтекти­ческих
сплава: золотокремний
(температура
плавления
370°С) я золотогерманий
(температура
плавления
356°С). Процесс
эвтектического
присоединения
кристалла к
основанию
корпуса имеет
две разновидности.
Первый вид
основан на
использовании
прокладки из
эвтектического
сплава, которая
располагается
между соединяемыми
элементами:
кристаллом
и корпусом. В
этом виде соединения
поверхность
основания
корпуса должна
иметь зо­лотое
покрытие в виде
тонкой пленки,
а поверхность
полупроводни­кового
кристалла может
не иметь золотого
покрытия (для
кремния и германия)
или быть покрытой
тонким слоем
золота (в случае
присоединения
других полупроводниковых
материалов).
При на­греве
такой композиции
до температуры
плавления
эвтектического
сплава между
соединяемыми
элементами
(кристаллоснование
корпуса) образуется
жидкая зона.
В этой жидкой
зоне происходит
с одной стороны
растворение
слоя полупроводникового
материала
кристалла (или
слоя золота,
нанесенного
на поверхность
кри­сталла).

После охлаждения
всей системы
(основание
корпуса 
эвтектический
расплавполупроводниковый
кристалл) происходит
за­твердевание
жидкой зоны
эвтектического
сплава, а на
границе
полупроводникэвтектический
сплав образуется
твердый раствор.
В результате
этого процесса
создается
механически
прочное соеди­нение
полупроводникового
материала с
основанием
корпуса.

Второй вид
эвтектического
присоединения
кристалла к
основа­нию
корпуса обычно
реализуется
для кристаллов
из кремния или
германия. В
отличие от
первого вида
для присоединения
кристал­ла
не используется
прокладка из
эвтектического
сплава. В этом
случае жидкая
зона эвтектического
расплава образуется
в резуль­тате
нагрева композиции
позолоченное
основание
корпусакри­сталл
кремния (или
германия). Рассмотрим
подробнее этот
процесс. Если
на поверхность
основания
корпуса, имеющего
тонкий слой
золотого покрытия,
поместить
кристалл кремния,
не имеющий
золотого покрытия,
и всю систему
нагреть до
температуры
на 4050°С
выше температуры
эвтектики
золотокремний,
то между соединяемыми
элементами
образуется
жидкая фаза
эвтектического
состава. Так
как процесс
сплавления
слоя золота
с кремнием
явля­ется
неравновесным,
то количество
кремния и золота,
растворив­шихся
в жидкой зоне,
будет определяться
толщиной золотого
по­крытия,
температурой
и временем
проведения
процесса сплавления.
При достаточно
больших выдержках
и постоянной
температуре
процесс сплавления
золота с кремнием
приближается
к равновес­ному
и характеризуется
постоянным
объемом жидкой
фазы золо­то-кремний.
Наличие большого
количества
жидкой фазы
может привести
к вытеканию
ее из-под кристалла
кремния к его
перифе­рии.
При затвердевании
вытекшая эвтектика
приводит к
образова­нию
достаточно
больших механических
напряжений
и раковин в
структуре
кристалла
кремния, которые
резко снижают
прочность
сплавной структуры
и ухудшают ее
электрофизические
параметры.

При минимальных
значениях
времени и температуры
сплавление
золота с кремнием
происходит
не равномерно
по всей площади
соприкосновения
кристалла с
основанием
корпуса, а лишь
в ее от­дельных
точках.

В результате
этого уменьшается
прочность
сплавного
соедине­ния,
увеличиваются
электрическое
и тепловое
сопротивления
кон­такта и
снижается
надежность
полученной
арматуры.

Существенное
влияние на
процесс эвтектического
сплавления
оказывает
состояние
поверхностей
исходных соединяемых
элемен­тов.
Наличие загрязнений
на этих поверхностях
приводит к
ухуд­шению
смачивания
контактирующих
поверхностей
жидкой фазой
и неравномерному
растворению.

Приклеиваниеэто
процесс соединения
элементов друг
с дру­гом, основанный
на клеящих
свойствах
некоторых
материалов,
которые
позволяют
получать механически
прочные соединения
между полупроводниковыми
кристаллами
и основаниями
корпусов
(металлическими,
стеклянными
или керамическими).
Прочность
склеивания
определяется
силой сцепления
между клеем
и склеива­емыми
поверхностями
элементов.

Склеивание
различных
элементов
интегральных
схем дает
воз­можность
соединять самые
разнообразные
материалы в
различных
сочетаниях,
упрощать конструкцию
узла, уменьшать
его массу, снижать
расход дорогостоящих
материалов,
не применять
припоев и
эвтектических
сплавов, значительно
упрощать
технологические
процессы сборки
самых сложных
полупроводниковых
приборов и ИМС.

В результате
приклеивания
можно получать
арматуры и
слож­ные композиции
с электроизоляционными,
оптическими
и токопроводящими
свойствами.
Присоединение
кристаллов
к основанию
корпуса с помощью
процесса приклеивания
незаменимо
при сборке и
монтаже элементов
гибридных,
монолитных
и оптоэлектронных
схем.

При приклеивании
кристаллов
на основания
корпусов применя­ют
различные типы
клеев: изоляционные,
токопроводящие,
светопроводящие
и теплопроводящие.
По активности
взаимодействия
между клеем
и склеиваемыми
поверхностями
различают
полярные (на
основе эпоксидных
смол) и неполярные
(на основе
полиэти­лена).

Качество процесса
приклеивания
в значительной
степени зави­сит
не только от
свойств клея,
но и от состояния
поверхностей
склеиваемых
элементов. Для
получения
прочного соединения
необ­ходимо
тщательно
обработать
и очистить
склеиваемые
поверхно­сти.
Важную роль
в процессе
склеивания
играет температура.
Так, при склеивании
элементов
конструкций,
которые не
подвергаются
в последующих
технологических
операциях
воздействию
высоких температур,
можно использовать
клеи холодного
отверждения
на эпоксидной
основе. Для
приклеивания
кремниевых
кристаллов
к металлическим
или керамическим
основаниям
корпусов обычно
используют
клей ВК-2, представляющий
собой раствор
кремнийорганической
смолы в органическом
растворителе
с мелкодиспергированным
асбестом в
качестве активного
наполнителя
или ВК32200,
в котором в
качестве наполнителя
используют
стекло или
кварц.

Технологический
процесс приклеивания
полупроводниковых
кристаллов
проводят в
специальных
сборочных
кассетах,
обеспе­чивающих
нужную ориентацию
кристалла на
основании
корпуса и необходимое
прижатие его
к основанию.
Собранные
кассеты в зависимости
от используемого
клеящего материала
подвергают
определенной
термической
обработке или
выдерживают
при ком­натной
температуре.

Особые группы
составляют
электропроводящие
и оптические
клеи, используемые
для склеивания
элементов и
узлов гибридных
и оптоэлектронных
ИМС. Токопроводящие
клеи представляют
собой композиции
на основе эпоксидных
и кремнийорганических
смол с добавлением
порошков серебра
или никеля.
Среди них наи­более
широкое распространение
получили клеи
АС-40В, ЭК-А, ЭК-Б,
К-3, ЭВТ и КН-1,
представляющие
собой пастообразные
жидкости с
удельным
электрическим
сопротивлением
0,01
0,001 Ом-см и диапазоном
рабочих температур
от 60 до
+150°С. К оптическим
клеям предъявляют
дополнительные
требования
по значению
коэффициентов
преломления
и светопропускания.
Наи­более широкое
распространение
получили оптические
клеи ОК.-72 Ф, ОП-429,
ОП-430, ОП-ЗМ.

Присоединение
выводов

В современных
полупроводниковых
приборах и
интегральных
мик­росхемах,
у которых размер
контактных
площадок составляет
несколько
десятков микрометров,
процесс присоединения
выводов является
одним из самых
трудоемких
технологических
операций.

В настоящее
время для
присоединения
выводов к контактным
площадкам
интегральных
схем используют
три разновидности
сварки: термокомпрессионную,
электроконтактную
и ультразву­ковую.

Термокомпрессионная
сварка позволяет
присоединять
электри­ческие
выводы толщиной
несколько
десятков микрометров
к оми­ческим
контактам
кристаллов
диаметром не
менее 2050
мкм, причем
электрический
вывод можно
присоединить
непосредственно
к поверхности
полупроводника
без промежуточного
металлическо­го
покрытия следующим
образом. Тонкую
золотую или
алюминие­вую
проволоку
прикладывают
к кристаллу
и прижимают
нагретым стержнем.
После небольшой
выдержки проволока
оказывается
плотно сцепленной
с поверхностью
кристалла.
Сцепление
происхо­дит
вследствие
того, что даже
при небольших
удельных давлениях,
действующих
на кристалл
полупроводника
и не вызывающих
его разрушения,
локальное
давление в
микровыступах
на поверхности
может быть
весьма большим.
Это приводит
к пластической
дефор­мации
выступов, чему
способствует
подогрев до
температуры
ниже эвтектической
для данного
металла и
полупроводника,
что не вы­зывает
каких-либо
изменений в
структуре
кристалла.
Происходя­щая
деформация
(затекание)
микровыступов
и микровпадин
обус­ловливает
прочную адгезию
и надежный
контакт, вследствие
ван-дер-ваальсовых
сил сцепления,
а с повышением
температуры
меж­ду соединяемыми
материалами
более вероятна
химическая
связь. Термокомпрессионная
сварка имеет
следующие
преимущества:

соединение
деталей происходит
без расплавления
свариваемых
материалов;

удельное давление,
прикладываемое
к кристаллу,
не приводит
к механическим
повреждениям
полупроводникового
материала;

соединения
получают без
загрязнений,
так как не
используют
припои и флюсы.

К недостаткам
следует отнести
малую производительность
процесса.

Термокомпрессионную
сварку можно
осуществлять
путем сое­динений
внахлест и
встык. При сварке
внахлест
электрический
проволочный
вывод, как
отмечалось,
накладывают
на контактную
площадку кристалла
полупроводника
и прижимают
к нему специ­альным
инструментом
до возникновения
деформации
вывода. Ось
проволочного
вывода при
сварке располагают
параллельно
плос­кости
контактной
площадки. При
сварке встык
проволочный
вывод приваривают
торцом к контактной
площадке. Ось
проволочного
вывода в месте
присоединения
перпендикулярна
плоскости
кон­тактной
площадки.

Сварка внахлест
обеспечивает
прочное соединение
кристалла
полупроводника
с проволочными
выводами из
золота, алюминия,
серебра и других
пластичных
металлов, а
сварка встыктолько
с выводами из
золота. Толщина
проволочных
выводов может
со­ставлять
15-100 мкм.

Присоединять
выводы можно
как к чистым
кристаллам
полу­проводника,
так и к контактным
площадкам,
покрытым слоем
напылённого
золота или
алюминия. При
использовании
чистых поверхностей
кристалла
увеличивается
переходное
сопротивление
контакта и
ухудшаются
электрические
параметры
приборов.

Элементы, подлежащие
термокомпрессионной
сварке, проходят
определенную
технологическую
обработку.
Поверхность
кристалла
полупроводника,
покрытую слоем
золота или
алюминия,
обезжи­ривают.

Золотую проволоку
отжигают при
300600°С в
течение 520
мин в зависимости
от способа
соединения
деталей. Алюминие­вую
проволоку
протравливают
в насыщенном
растворе едкого
нат­ра при 80°С
в течение 12
мин, промывают
в дистиллированной
воде, и сушат.

Основными
параметрами
режима термокомпрессионной
сварки являются
удельное давление,
температура
нагрева и время
сварки, Удельное
давление выбирают
в зависимости
от допустимого
на­пряжения
сжатия кристалла
полупроводника
и допустимой
дефор­мации
материала
привариваемого
вывода. Время
сварки выбирают
экспериментальным
путем.

Относительная
деформация
при термокомпрессионной
сварке

,

где dдиаметр
проволоки, мкм;
bширина
соединения,
мкм.

Давление на
инструмент
определяют,
исходя из
распределения
напряжений
на стадии завершения
деформации:

,

где
Aкоэффициент,
характеризующий
изменение
напряжений
в процессе
деформации
проволоки;
fприведенный
коэффициент
трения, характеризующий
трение между
инструментом,
проволо­кой
и подложкой;
относительная
деформация;
предел
те­кучести
материала
проволоки при
температуре
деформации;
d
диаметр проволоки;
Dдиаметр
прижимного
инструмента,
рав­ный обычно
(2ч3)d.

Рис. 2. Номограмма
для выбора
режимов термокомпрессионной
сварки:

а
золотой проволоки
с плёнкой алюминия;
б
алюминиевой
проволоки с
плёнкой алюминия

На рис. 2 приведены
номограммы
режимов
термокомпрес­сионной
сварки золотой
(а) и алюминиевой
(б) проволоки
с алю­миниевыми
контактными
площадками.
Эти номограммы
дают воз­можность
оптимального
выбора соотношения
между давлением,
температурой
и временем.

Термокомпрессионная
сварка имеет
довольно много
разновид­ностей,
которые можно
классифицировать
по способу
нагрева, по
способу присоединения,
по форме инструмента.
По способу
нагре­ва различают
термокомпрессионную
сварку с раздельным
нагревом иглы,
кристалла или
пуансона, а
также с одновременным
нагре­вом двух
из этих элементов.
По способу
присоединения
термоком­прессионная
сварка может
быть встык и
внахлест. По
форме инструмента
различают
«птичий клюв»,
«клин», «капилляр»
и «иглу» (рис.
14.3).

При сварке
инструментом
«птичий клюв»
одно и то же
устройство
подает проволоку,
присоединяет
ее к контактным
площадкам
интегральной
схемы и автоматически
обрывает, не
выпуская ее
из «клюва».
Инструмент
в виде «клина»
прижимает конец
проволоки к
подложке, при
этом вдавливается
не вся проволока,
а только центральная
ее часть. При
сварке с помощью
«капиллярного
инст­румента»
проволока
проходит через
него. Капиллярный
наконеч­ник
одновременно
служит инструментом,
передающим
давление на
проволоку. При
сварке «иглой»
конец проволочного
вывода подво­дят
в зону сварки
специальным
механизмом
и накладывают
на контактную
площадку, а
затем прижимают
ее иглой с
определенным
усилием.

Рис.
3. Типы инструментов
для проведения
термокомпрессионной
сварки:

а
«птичий клюв»;
б
«клин»; в
«капилляр»;
г
«игла»

Для осуществления
процесса
термокомпрессионной
сварки ис­пользуются
различные
установки,
основными
узлами которых
являются: рабочий
столик с нагревательной
колонкой или
без нее, механизм
создания давления
на присоединяемый
вывод, рабочий
инструмент,
механизм подачи
и обрыва проволоки
для выводов,
механизм подачи
кристаллов
или деталей
с присоединенным
к ним кристаллом;
механизм совмещения
соединяемых
элементов,
опти­ческая
система визуального
наблюдения
процесса сварки,
блоки питания
и управления.
Все перечисленные
узлы могут
иметь раз­личное
конструктивное
исполнение,
однако принцип
их устройства
и характер
выполняемой
работы одинаков.

Так, рабочий
столик всех
установок
служит для
закрепления
кристалла или
корпуса интегральной
схемы в определенном
поло­жении.
Обычно рабочий
столик термокомпрессионных
установок
является сменным,
что позволяет
закреплять
кристаллы
различных
размеров и
геометрических
форм. Нагревательная
колонка служит
для нагрева
кристаллов
или корпусов
до требуемой
температуры
и позволяет
регулировать
ее в пределах
50500°С с
точностью
ре­гулировки
+5°С. Механизм
создания давления
предназначен
для прижатия
вывода к контактной
площадке кристалла
и обеспечива­ет
регулирование
усилия от 0,01 до
5 Н с точностью
±5%. Рабо­чий
инструмент
является одним
из основных
узлов термокомпрес­сионной
установки. Его
изготовляют
из твердых
сплавов типа
ВК-6М, ВК-15 (для
инструментов
«птичий клюв»
и «капилляр»)

или из синтетического
корунда (для
«клина» и «иглы»).
Конструк­ция
механизма
подачи и отрыва
проволоки
зависит от типа
уста­новки
и формы рабочего
инструмента.
Наиболее широко
распрост­ранены
два способа
отрыва; рычажный
и электромагнитный.
Про­цесс отрыва
проволочного
вывода после
изготовления
термоком­прессионного
соединения
на кристалле
интегральной
схемы без нарушения
его прочности
во многом зависит
от конструктивных
особенностей
механизма.
Механизм подачи
кристаллов
или дета­лей
к месту сварки
представляет
собой обыкновенные
зажимы или
сложные кассеты,
смонтированные
на рабочем
столике уста­новки.
Наибольшая
производительность
достигается
при использо­вании
кассет с металлической
лентой, на которой
корпуса или
кристаллы
предварительно
ориентируются
в заданной
плоскости и
в определенном
положении.
Механизм совмещения
обычно вклю­чает
в себя манипуляторы,
которые позволяют
перемещать
кри­сталл до
его совмещения
с соединяемыми
элементами.
Обычно используют
м

анипуляторы
двух видов:
рычажные и
пантографные.
Оптическая
система визуального
наблюдения
состоит из
биноку­лярного
микроскопа
или увеличительного
экрана-проектора.
В за­висимости
от размеров
присоединяемых
элементов
выбирают уве­личение
оптической
системы от 10
до 100 крат.

Электроконтактная
сварка применяется
для присоединения
металлических
выводов к контактным
площадкам
кристаллов
по­лупроводниковых
приборов и
интегральных
микросхем.
Физиче­ская
сущность процесса
электроконтактной
сварки заключается
в нагреве соединяемых
элементов в
локальных
участках приложения
электродов.
Разогрев локальных
областей соединяемых
элементов
происходит
за счет возникающего
в местах контакта
материала с
электродами
максимального
электрического
сопротивления
при прохождении
через электроды
электрического
тока. Основными
параметрами
процесса
электроконтактной
сварки являются
значе­ние
сварочного
тока, скорость
нарастания
тока, время
воздействия
тока на соединяемые
элементы и сила
прижатия электродов
к сое­диняемым
деталям.

В настоящее
время для
присоединения
выводов к контактным
площадкам
кристаллов
интегральных
схем используются
два спо­соба
электроконтактной
сварки: с односторонним
расположением
двух электродов
и с односторонним
расположением
одного сдвоен­ного
электрода.
Второй способ
отличается
от первого тем,
что ра­бочие
электроды
выполнены в
виде двух токонесущих
элементов,
разделенных
между собой
изоляционной
прокладкой.
В момент прижатия
такого электрода
к проволочному
выводу и пропускания
через образовавшуюся
систему электродного
тока происходит
вы­деление
большого количества
теплоты в месте
контакта. Внешнее
давление в
сочетании с
разогревом
деталей до
температуры
плас­тичности
или расплавления
приводит к
прочному их
соединению.

Технологическое
оборудование
для присоединения
выводов ме­тодом
электроконтакной
сварки включает
в себя следующие
ос­новные узлы:
рабочий столик,
механизм создания
давления на
электрод, механизм
подачи и отрезки
проволоки,
рабочий инстру­мент,
механизм подачи
кристаллов
или корпусов
с кристаллами,
механизм совмещения
соединяемых
элементов,
оптическую
систему визуального
наблюдения
процесса сварки,
блоки питания
и управ­ления.
Рабочий столик
служит для
расположения
на нем кристал­лов
или корпусов
с кристаллами.
Механизм создания
давления на
электрод позволяет
прикладывать
усилия 0,10,5
Н. Принцип дей­ствия
механизма
подачи и отрезки
проволоки
основан на
движении проволоки
через капиллярное
отверстие и
отрезании ее
рычажным ножом.
Форма и материал
рабочего инструмента
оказывают
боль­шое влияние
на качество
и производительность
процесса
электро­контактной
сварки. Обычно
рабочая часть
наконечников
электро­дов
имеет форму
усеченной
пирамиды и
изготовляется
из высокопрочного
материала на
основе карбида
вольфрама марки
ВК-8. Механизм
подачи кристаллов
включает в себя
набор кассет,
а ме­ханизм
совмещениясистему
манипуляторов,
которые позволяют
располагать
кристалл в
нужном положении.
Оптическая
визуаль­ная
система наблюдения
состоит из
микроскопа
или проектора.
Блок питания
и управления
позволяет
задавать рабочий
режим сварки
и производить
его перестройку
и регулировку
при смене типа
кристалла и
материала
вывода.

Ультразвуковая
сварка, применяемая
для присоединения
выво­дов к
контактным
площадкам
полупроводниковых
приборов и
ин­тегральных
схем, имеет
следующие
преимущества:
отсутствие
нагрева соединяемых
элементов,
малое время
сварки, возможность
сварки разнородных
и трудносвариваемых
материалов.
Отсутствие
нагрева позволяет
получать соединения
без плавления
сваривае­мых
деталей. Малое
время сварки
дает возможность
повысить
про­изводительность
процесса сборки.

Механизм образования
соединения
между выводом
и контакт­ной
площадкой при
ультразвуковой
сварке определяется
пластиче­ской
деформацией,
удалением
загрязнения,
самодиффузией
и сила­ми
поверхностного
натяжения.
Процесс ультразвуковой
сварки характеризуется
тремя основными
параметрами:
амплитудой
и частотой
ультразвуковых
колебаний,
значением
приложенного
дав­ления и
временем проведения
процесса сварки.
^Установки для
ультразвуковой
сварки состоят
из следующих
основных узлов:
ра­бочего
столика, механизма
создания давления,
механизма
подачи Н отрезки
проволоки,
ультразвукового
сварочного
устройства
и оп­тической
системы.

Герметизация
кристалла

После того как
полупроводниковый
кристалл ориентирован
и за­креплен
на основании
корпуса и к его
контактным
площадкам
присоединены
выводы, его
необходимо
защитить от
влияния окру­жающей
среды, т. е. создать
вокруг него
герметичную
и механиче­ски
прочную оболочку.
Такая оболочка
может быть
создана либо
присоединением
к основанию
корпуса специальной
крышки (баллона),
которая накрывает
полупроводниковый
кристалл и
изолирует его
от внешней
среды, либо
обволакиванием
основания
корпуса с
расположенным
на нем полупроводниковым
кристаллом
пласт­массой,
которая также
отделяет кристалл
от внешней
среды.

Для герметичного
соединения
основания
корпуса с крышкой
или баллоном
(дискретный
вариант полупроводниковых
приборов) широко
используют
пайку, электроконтактную
и холодную
сварку, а для
герметизации
кристалла на
держателезаливку,
обволаки­вание
и опрессовку
пластмассой.
)

Пайка. Пайку
применяют для
герметизации
как дискретных
приборов, так
и ИМС. Наибольшее
практическое
использование
этот процесс
нашел при сборке
и герметизации
корпусов диодов
и транзисторов.
Элементы конструкции
корпусов включают
в себя отдельные
узлы и блоки,
полученные
на основании
процессов
пайки: металла
с металлом,
металла с керамикой
и металла со
стеклом. Рассмотрим
эти виды пайки.

Пайка металла
с металлом
уже рассматривалась
в §2. По­этому
здесь остановимся
лишь на технологических
особенностях,
которые связаны
с получением
герметичных
паяных соединений.

Основными
элементами
паяного соединения
при герметизации
интегральных
схем являются
основание
корпуса и крышка.
Про­цесс соединения
основания
корпуса с крышкой
может проводиться
либо с использованием
прослойки
припоя, которая
располагается
между основанием
корпуса и крышкой
в виде кольца,
либо без прослойки
припоя. Во втором
случае края
основания
корпуса и крышки
предварительно
облуживают
припоем.

При герметизации
диодов, транзисторов
и тиристоров
в зависи­мости
от конструкции
корпуса могут
иметь место
несколько
пая­ных соединений.
Так, пайкой
соединяют
кристаллодержатель
с баллоном и
герметизируют
верхние выводы
корпуса тиристора.

К
процессу пайки
при герметизации
предъявляют
требования
по чистоте
исходных деталей,
которые предварительно
подверга­ются
очистке, промывке
и сушке. Процесс
пайки проводят
в ваку­уме,
инертной или
восстановительной
среде. При
использовании
флюсов пайку
можно проводить
на воздухе.
Флюсы в значитель­ной
степени улучшают
смачивание
и растекание
припоя по
соеди­няемым
поверхностям
деталей, а это
залог образования
герметич­ного
паяного шва.
По выполняемой
роли флюсы
подразделяют
на две группы;
защитные и
активные. Защитные
флюсы предохраня­ют
детали от окисления
в процессе
пайки, а активные
способствуют
восстановлению
оксидов, образовавшихся
в процессе
пайки. В качестве
защитных флюсов
наиболее часто
используют
рас­творы
канифоли. Активными
флюсами служат
хлористый цинк
и хлористый
аммоний. Для
пайки используют
припои ПОС-40 и
ПОС-60.

Пайка керамики
с металлом.
В полупроводниковой
технике. как
и в электровакуумной,
широкое применение
находят спаи
ке­рамики с
металлом, которые
обеспечивают
более надежную
герме­тизацию
.интегральных
схем.

Припои, которые
используют
для пайки металла
с металлом, не
смачивают
поверхность
керамических
деталей и поэтому
не спаи­ваются
с керамическими
деталями корпусов
интегральных
схем.

Для получения
паяных соединений
керамики с
металлом ее
предварительно
металлизируют.
Металлизация
проводится
с по­мощью паст,
которые наносят
на керамическую
деталь. Хорошее
сцепление
металлизационного
слоя с поверхностью
керамики достигается
высокотемпературным
вжиганием. При
вжигании паст
растворитель
улетучивается,
а металлические
частицы прочно
соединяются
с' поверхностью
керамической
детали. Толщина
воз-жженного
слоя металла
составляет
обычно несколько
микрометров.
Нанесение и
вжигание пасты
можно повторять
по нескольку
раз, при этом
толщина слоя
увеличивается
и качество
металлизационного
слоя улучшается.
Полученную
таким образом
металлизирован­ную
керамику можно
паять обычными
припоями.

Распространенным
способом нанесения
металлических
покры­тий на
детали керамических
корпусов является
спекание слоя
металлизационной
пасты с керамикой
при высокой
температуре.
В качестве
исходных материалов
используются
порошки молибде­на,
вольфрама,
рения, тантала,
железа, никеля,
марганца, кобаль­та,
хрома, серебра
и меди с размерами
зерен в несколько
микро­метров.
Для приготовления
паст эти порошки
разводят в
связую­щих
веществах:
ацетоне, амилацетате,
метиловом
спирте и др.

Пайка металлизированных
керамических
деталей с
металличе­скими
проводится
обычным способом.

Пайка стекла
с металлом.
Стекло ни с
одним из чистых
метал­лов не
спаивается,
так как чистая
поверхность
металлов не
смачи­вается
или плохо смачивается
жидким стеклом.

Однако если
поверхность
металла покрыта
слоем оксида,
то смачивание
улучшается,
оксид частично
растворяется
в стекле и после
охлаждения
может произойти
герметичное
соединение.
Ос­новная
трудность при
изготовлении
спаев металл
 стекло
состоит в подборе
компонентов
стекла и металла
с достаточно
близкими значениями
коэффициентов
термического
расширения
во всем диа­пазоне
от температуры
плавления
стекла до минимальной
рабочей температуры
полупроводникового
прибора. Даже
небольшое
раз­личие в
коэффициентах
термического
расширения
может привести
к образованию
микротрещин
и разгерметизации
готового прибора.

Для осуществления
пайки стекла
с металлом для
получения
герметичных
спаев необходимо:
подбирать
компоненты
с одинако­выми
коэффициентами
термического
расширения;
применять
стек­лянный
припой в виде
суспензии с
металлическим
порошком; по­степенно
переходить
от металла к
основному
стеклу с помощью
промежуточных
стекол; металлизировать
поверхность
стекла.

Для получения
герметичных
спаев стекла
с металлом
использу­ют
три способа
нагрева исходных
деталей: в пламени
газовой го­релки,
с помощью токов
высокой частоты,
в муфельных
или силитовых
печах. Во всех
случаях процесс
проводят на
воздухе, так
как наличие
оксидной пленки
способствует
процессу пайки.

Электроконтактная
сварка. Этот
процесс широко
используется
для герметизации
корпусов
полупроводниковых
приборов и
инте­гральных
микросхем. Она
основана на
расплавлен
ни определен­ных
частей соединяемых
металлических
деталей за счет
прохож­дения
через них
электрического
тока. Сущность
процесса
электро­контактной
сварки состоит
в том, что к
свариваемым
деталям под­водят
два электрода,
на которые
подают определенное
напряжение.
Так как площадь
электродов
значительно
меньше, чем
площадь сва­риваемых
деталей, то при
прохождении
через всю систему
элект­рического
тока в месте
соприкосновения
свариваемых
деталей, 'находящихся
под электродами,
выделяется
большое количество
теплоты. Это
происходит
за счет большой
плотности тока
в малом объеме
материала
свариваемых
деталей. Большие
плотности тока
разогревают
контактные
участки до
расилавления
определенных
зон исходных
материалов.

При прекращении
действия тока
температура
контактных
уча­стков
снижается, что
влечет за собой
остывание
расплавленной
зоны и ее рекристаллизацию.
Полученная
таким образом
рекристаллизационная
зона герметично
соединяет
однородные
и разно­родные
металлические
детали друг
с другом.

Форма сварного
шва зависит
от геометрической
конфигурации
рабочих электродов.
Если электроды
выполнены виде
заострен­ных
стержней, то
сварка получается
точечной. Если
электроды в
виде трубки,
то сварочный
шов имеет форму
кольца. При
пластин­чатой
форме электродов
сварочный шов
имеет вид полосы.

Большое значение
для качественной
герметизации
корпусов приборов
электросваркой
имеет материал,
из которого
изготовляют
рабочие электроды.
К материалу
электродов
предъявляют
повы­шенные
требования
по тепло- и
электропроводности,
а также по
механической
прочности. Для
удовлетворения
этих требований
электроды
делают комбинированными,
выполненными
из двух ма­териалов,
один из которых
обладает высокой
теплопроводностью,
а другой механической
прочностью.
Широкое распространение
получили электроды,
основание
которых изготовлено
из меди, а сердечник
(рабочая часть)
 из сплава
вольфрама с
медью.

Наряду с комбинированными
используют
электроды,
выпол­ненные
из однородного
металла или
сплава. Так,
для сваривания
стальных деталей
используют
электроды из
меди (М1 и МЗ) и
бронзы (0,40,8%
хрома, 0,20,6%
цинка, остальноемедь).
Для сварки
материалов
с высокой
электропроводностью
(медь, серебро
и т. п.) применяют
электроды из
вольфрама и
молибдена.

Электроды
должны хорошо
прилегать друг
к другу по рабочим
свариваемым
поверхностям.
Наличие дефектов
на рабочих
поверх­ностях
деталей (риски,
вмятины, раковины
и т. п.) приводит
к не­равномерному
разогреву
свариваемых
участков деталей
и обра­зованию
негерметичного
сварного шва
в готовом изделии.
Особое внимание
следует уделять
креплению
электродов
в электродержа­телях,
так как при
плохом креплении
между ними
возникает так
называемое
переходное
сопротивление,
которое приводит
к разо­греву
самих электрододержателей.
Электроды
должны быть
строго соосны
между собой.
Отсутствие
соосности
электродов
приводит к
возникновению
брака при сварке.

Качество сварки
в большой степени
зависит от
выбранного
электрического
и временного
режима. При
малом значении
сва­рочного
тока выделяющаяся
теплота оказывается
недостаточной
для нагрева
деталей до
температуры
плавления
свариваемых
ме­таллов, в
этом случае
получается
так называемый
«непровар»
де­талей. При
большом значении
сварочного
тока выделяется
слиш­ком большое
количество
теплоты, которое
может расплавить
не только место
сварки, но и
всю деталь, что
связано с «пережогом»
деталей и выплеском
металла.

Большое значение
имеет время
прохождения
сварочного
тока через
электроды и
детали. Как
только включается
сварочный ток,
в месте контакта
начинается
разогрев свариваемых
деталей, при­чем
точки плавления
достигают
только поверхностные
слои метал­ла.
Если в этот
момент выключить
ток, то получится
непрочная
сварка. Чтобы
получить прочный
сварной шов,
необходимо
время для образования
расплавленного
ядра по всей
локальной
площад­ке
свариваемых
деталей. Перегрев
ядра расплавленного
металла приводит
к его разрастанию
и выплеску
металла наружу.
В ре­зультате
этого могут
образовываться
раковины, которые
рез­ко снижают
механическую
прочность и
герметичность
сварных швов.

Перед проведением
процесса
электроконтактной
сварки все
де­тали корпусов
интегральных
схем подвергают
тщательной
обра­ботке
(промывке,
обезжириванию,
травлению,
зачистке и т.
п.).

Качество сварки
контролируют
внешним осмотром
и с помощью
поперечных
разрезов сваренных
изделий. Основное
внимание уде­ляется
механической
прочности и
герметичности
сварных швов.

Холодная сварка.
Метод герметизации
холодной сваркой
широко используется
в электронной
промышленности.
В тех случаях,
когда при
герметизации
исходных деталей
корпусов недопустим
их на­грев и
требуется
высокая чистота
процесса, применяют
холодную
сваркусварку
под давлением.
Кроме того,
холодная сварка
обес­печивает
прочное герметичное
соединение
наиболее часто
исполь­зуемых
разнородных
металлов (меди,
никеля, ковара
и стали).

К недостаткам
данного метода
следует отнести
наличие значи­тельной
деформации
деталей корпусов
в месте соединения,
что приводит
к существенному
изменению формы
и габаритных
разме­ров готовых
изделий.

Изменение
наружного
диаметра корпуса
прибора зависит
от толщины
исходных свариваемых
деталей. Изменение
наружного
диаметра готового
прибора после
проведения
процесса холодной
сварки

,

где
толщина буртика
верхней детали
до сварки;

толщи­на буртика
нижней детали
до сварки.

Большое значение
для проведения
процесса холодной
сварки имеет
наличие на
поверхности
соединяемых
деталей пленки
оксида. Если
эта пленка
пластичная
и более мягкая,
чем основной
металл, то под
давлением она
растекается
во все стороны
и утоньшается,
разделяя тем
самым чистые
металлические
поверхности,
в резуль­тате
чего сварка
не происходит.
Если оксидная
пленка более
хруп­кая и
твердая, чем
покрываемый
ею металл, то
под давлением
она трескается,
причем растрескивание
происходит
одинаково на
обеих соединяемых
деталях. Загрязнения,
имевшиеся на
поверхности
пленки, оказываются
упакованными
с обеих сторон
в своеобразные
пакеты, прочно
зажатые по
краям. Дальнейшее
увеличение
давле­ния
приводит к
растеканию
чистого металла
к периферийным
уча­сткам.
Наибольшее
растекание
происходит
в серединной
плоскости
образовавшегося
шва, благодаря
чему все пакеты
с загрязнения­ми
вытесняются
наружу, а чистые
поверхности
металла, всту­пая
в межатомные
взаимодействия,
прочно сцепляются
друг с другом.

Таким образом,
хрупкость и
твердостьэто
основные качества
оксидной пленки,
обеспечивающие
герметичное
соединение.
Так как у большинства
металлов толщина
покрытия оксидными
плен­ками не
превосходит
107
см, детали из
таких металлов
перед сваркой
никелируют
или хромируют.
Пленки никеля
и хрома об­ладают
достаточной
твердостью
и хрупкостью
и, следовательно,
значительно
улучшают сварное
соединение.

Перед проведением
процесса холодной
сварки все
детали обез­жиривают,
промывают и
сушат. Для
образования
качественного
соединения
двух металлических
деталей необходимо
обеспечить
достаточную
деформацию,
пластичность
и чистоту свариваемых
деталей.

Степень деформации
К при холодной
сварке должна
находить­ся
в пределах
75—85%:

,

где 2Нсуммарная
толщина свариваемых
деталей; tтолщина
сварного шва.

Прочность
сварного соединения

,

где Р 
усилие разрыва;
D 
диаметр отпечатка
выступа пуансо­на;
Н 
толщина одной
из свариваемых
деталей с наименьшим
размером;
предел
прочности на
растяжение
с наименьшим
значением.

Для деталей
корпусов при
холодной сварке
рекомендуются
сле­дующие
сочетания
материалов:
медь МБмедь
МБ, медь МБмедь
М1, медь МБ—сталь
10, сплав Н29К18 (ковар)
медь
МБ, ковармедь
М1.

Критические
давления, необходимые
для пластической
дефор­мации
и холодной
сварки, например
для сочетания
медьмедь,
составляют
1,5*109 Н/м2, для
сочетания медь
 ковар
они равны 2*109
Н/м2.

Герметизация
пластмассой.
Дорогостоящую
герметизацию
стек­лянных,
металлостеклянных,
металлокерамических
и металлических
корпусов в
настоящее время
успешно заменяют
пластмассовой
герметизацией.
}В ряде случаев
это повышает
надежность
приборов и ИМС,
так как устраняется
контакт полупроводникового
кристал­ла
с газовой средой,
находящейся
внутри корпуса.

Пластмассовая
герметизация
позволяет
надежно изолировать
кристалл от
внешних воздействий
и обеспечивает
высокую механи­ческую
и электрическую
прочность
конструкции.
Для герметизации
ИМС широко
используют
пластмассы
на основе эпоксидных,
крем-нийорганических
и полиэфирных
смол.

Основными
методами герметизации
являются заливка,
обвола­кивание
и опрессовка
под давлением.
При герметизации
заливкой используют
полые формы,
в которые помещают
полупроводниковые
кристаллы с
припаянными
внешними выводами.
Внутрь форм
за­ливают
пластмассу.

При герметизации
приборов
обволакиванием
берут два (или
более) вывода,
изготовленных
из ленточного
или проволочного
ма­териала,
соединяют их
между собой
стеклянной
или пластмассовой
бусой и на один
из выводов
напаивают
полупроводниковый
кри­сталл, а
к другому (другим)
выводу присоединяют
электрические
контактные
проводники.
Полученную
таким образом
сборку герме­тизируют
обволакиванием
пластмассой.

Наиболее
перспективным
путем решения
проблемы сборки
и герметизации
приборов является
герметизация
кристаллов
с актив­ными
элементами
на металлической
ленте с последующей
гермети­зацией
пластмассой.
Преимущество
этого метода
герметизации
со­стоит в
возможности
механизации
и автоматизации
процессов
сбор­ки различных
типов ИМС. Основным
элементом
конструкции
пласт­массового
корпуса является
металлическая
лента. Для выбора
профиля металлической
ленты необходимо
исходить из
размеров кристаллов,
тепловых
характеристик
приборов, возможности
мон­тажа готовых
приборов на
печатную плату
электронной
схемы, максимальной
прочности на
отрыв от корпуса,
простоты
конст­рукции.

Технологическая
схема пластмассовой
герметизации
прибора включает
в себя основные
этапы планарной
технологии.
Присоеди­няют
полупроводниковые
кристаллы с
активными
элементами
к металлической
ленте, покрытой
золотом, эвтектическим
сплавле-нием
золота с кремнием
или обычной
пайкой. Металлическую
ленту изготовляют
из ковара, меди,
молибдена,
стали, никеля.

Приложения

Рис.
3. Схема сборки
веерного типа

Рис.
4. Схема сборки
с базовой деталью

Рис.
5. Схема сборки
(а) и разрез ИС
(б) в круглом
корпусе:

1балон;
2соединительные
проводники;
3кристалл;
4контактные
площадки; 5припой;
6колпачёк
ножки; 7стекло;
8выводы;
9спай
выводов со
стеклом; 10соединение
электроконтактной
сваркой баллона
и ножки; 11металлизационный
слой (шина)

Рис.
6. Схема
соединения
(сборки) кристалла
с шариковыми
выводами и
подложки пайкой:

1кристалл;
2контактная
площадка; 3стекло;
4шарик
медный; 5медная
подушка; 6припой
(высокотемпературный);
7припой
(низкотемпературный);
8вывод
из сплава AgPb;
9подложка.

Рис.
7. Схема
соединения
(сборки) кристалла
с балочными
выводами и
подложки пайкой:

1золотой
балочный вывод;
2силицид
пластины; 3кристалл;
4нитрид
кремния; 5платина;
6титан;
7подложка;
8золотая
контактная
площадка.

Рис.
8. Схема линии
сборки интегральных
схем

На линии
сборки используют
трансферные
ленты. Сборка
и транспортировка
осуществляются
на коваровой
ленте, которую
на участках
Л и Б подвергают
фотолитографии
для получения
выво­дов 2 (рис.
10, а). На участках
В, Г и Д на базе
ленты с выводны­ми
рамками изготавливают
корпуса приборов
с золочеными
выво­дами.
Отрезки ленты
с корпусами
поступают на
сборку. Лента
2, сматываясь
с катушки 1,
подвергается
промывке и
обезжириванию
в ванне 3 и
нанесению
фоторезиста
в ванне 4, экспонированию
в установке
5 с помощью
ультрафиолетовой
лампы 7. Роль
маски в установке
выполняет
непрерывно
движущаяся
синхронно с
лентой 2 лента
6. Затем ленты
промывают в
ваннах 8 и 9.
Выводы рамки
2 (рис. 10, а) и
перфорационные
отверстия
вытравливают
в ванне 10. Слой
фоторезиста
удаляют в ванне
11, и на выходе
ленту сушат.
Полученные
перфорационные
отверстия
используют
для натяжения
и перемещения
ленты с помощью
звездочки 12.
В установке
13 на коваровую
ленту с выводами
приклеивают
с двух сторон
трансферную
ленту со слоем
припоечного
стекла. Полученная
система обжи­гается,
адгезивный
слой выгорает,
а стекло спаивается
с металлом
основной ленты
(рис. 10, б). Охлаждение
до комнатной
темпе­ратуры
производят
в камере 14. С
помощью устройства
15 на стеклянные
слои приклеивают
маскирующие
ленты с окнами,
через ко­торые
в ванне 16 осуществляют
вытравливание
полостей до
обна­ружения
внутренних
выводов (рис.
10, е).

Полученные
таким образом
из металлической
и стеклянных
лент корпусные
блоки подают
в ванну 17 для
золочения
выводов. На
устройстве
18 лента режется
на отрезки с
корпусами,
которые по
конвейеру 19
подаются на
сборку. Кристалл
с готовыми
структура­ми
методом перевернутого
монтажа лицевой
стороной вниз
с по­мощью
шариковых
выступов присоединяют
к системе выводов
внут­ри полученного
корпуса (рис.
10, г). Герметизацию
корпуса в за­щитной
среде производят
отрезками
коваровой ленты
7, которые припаивают
к основанию
с помощью стекла,
нагреваемого
инстру­ментом
(рис. 10, д). Полученная
микросхема
представлена
на рис. 10, е

Рис. 9. Трансферная
лента:

1несущий
слой; 2трансферный
слой; 3адгезивный
слой; 4антиадгезивная
бумага

Рис.
10. Схема автоматизированной
сборки ИС на
ленте:

1лента-носитель;
2
выводы (после
травления); 3
перфорация
для перемещения
ленты; 4стеклянная
лента-припой;
5полость
корпуса ИС;
6кристалл
с гото­выми
структурами;
7 
корпус; 8крышка;
9нагревательный
инструмент