Сборка, монтаж и контроль параметров микросхем

  Главная       Учебники - Радиотехника      Регулировщик радиоаппаратуры (Городилин В. М.)

 поиск по сайту           правообладателям

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..

 

 

 

Сборка, монтаж и контроль параметров микросхем и микросборок

При производстве микросхем и микросборок совершенно неприменимы обычные методы монтажа, пайки и сварки, используемые при производстве функциональных узлов и микромодулей, так как большинство полупроводниковых материалов и диэлектрических подложек из керамики и стекла обладают низкой теплопроводностью, узкой зоной пластичности и малой сопротивляемостью к воздействию термических и механических напряжений.

Внутренний монтаж микросхем включает в себя технологические операции по ориентированию и разделению пластин с готовыми структурами на кристаллы (подложки), установке и креплению одной или нескольких микросхем в корпусе и выполнению внутрисхемных соединений.
Крепление кристаллов микросхемы осуществляют методом пайки, сварки или приклеиванием.

Внутрисхемные соединения между напыленными на кристаллы контактными площадками микросхемы и выводами ее корпуса выполняют проволочными перемычками, в качестве которых используют медные и золотые микропровода толщиной от 8 до 60 мкм или осуществляют беспроволочный монтаж. К беспроволочному монтажу относятся подсоединение кристаллов с выводами, сборка на рамке, ленте или гибком носителе.

В зависимости от сочетания материалов и конструкции выводов при сборке микросхем применяют микросварку (термокомпрессионную, ультразвуковую, контактную, электронно-лучевую, лазерную) и микропайку. Наибольшее распространение получили термокомпрессионная и ультразвуковая микросварка и микропайка.

Самый распространенный способ монтажа кристаллов, поддающийся автоматизации — эвтектическая пайка.

Термокомпрессионная микросварка заключается в одновременном воздействии на свариваемые детали давления и повышенной температуры. Соединяемые металлы разогреваются до определенной температуры (начало рекристаллизации), при которой начинает появляться заметное сцепление (диффузия) очищенных от окислов поверхностей металлов при приложении даже небольшой нагрузки. Этим способом можно присоединять электрические выводы толщиной не более нескольких десятков микрон к контактным площадкам кристаллов, размеры которых не превышают 20—50 мкм. Соединение проводят следующим образом: микропровод из алюминия или золота прикладывают к кристаллу полупроводника и прижимают нагретым стержнем инструмента.

Основными параметрами, определяющими режим термокомпрессионной микросварки, являются удельное давление, температура нагрева и время сварки. Метод термокомпрессии требует тщательного контроля этих параметров.

Область применения термокомпресснонной микросварки очень широка: для присоединения выводов к полупроводниковым кристаллам; проволочных микропроводников к напыленным контактным площадкам микросхем, монтажа БИС и микросборок. С помощью термокомпрессионной микросварки можно осуществлять групповую сварку микросхем с планарными выводами, а также прецизионную микросварку элементов с минимальной толщиной проводников.

Ультразвуковая микросварка позволяет получить надежное соединение металлов с оксидными поверхностями кристаллов при минимальном тепловом воздействии на структуру чувствительных к нагреву элементов микросхем. Этот вид сварки применяют для соединения металлов, отличающихся электро- и теплопроводностью, а также для сварки металлов с керамикой и стеклом.

Отечественной промышленностью выпускаются ультразвуковые

установки ЭМ-424А, УЗП-02 и НПЗ-2 для присоединения микропровода или микроленты из алюминия и золота к кристаллам полупроводниковых микросхем, внутрикорпусного монтажа микросхем и сборки БИС и микросборок.

При сварке ультразвуком неразъемное соединение металлов образуется при совместном воздействии на детали механических колебаний с частотой 15—60 кГц, относительно небольших сдавливающих усилий и теплового эффекта, сопровождающего процесс сварки. В результате в сварной зоне наблюдается небольшая пластическая деформация, которая обеспечивает надежное соединение деталей.

В последние годы при монтаже микросхем широкое применение получил комбинированный способ, основанный на термокомпрессии с косвенным импульсным нагревом и наложением ультразвуковых колебаний, а также лазерная точечная сварка. Сварка лазерным пятном диаметром 0,25—1 мм и удельной мощностью 105—106 Вт/см2 при длительности импульса 4—6 мс позволяет сваривать самые тугоплавкие материалы, не разрушая структуру расположенных рядом элементов. Сварные соединения обладают малым переходным сопротивлением.

Микропайка характеризуется простотой соединения деталей сложной конфигурации, что трудно осуществимо при микросварке. В настоящее время разработаны высокотехнологичные способы микропайки. Одним из таких способов является микропайка в атмосфере горячего (до400°С) инертного газа или водорода при проведении которой предварительно облуженный участок обдувается из миниатюрных сопл горячей струей газа. Установка обладает высокой производительностью, кроме того, нет необходимости в применении флюса.

Процесс пайки упрощается, когда используют дозированный припой в виде таблеток или пасты. Его предварительно наносят на места соединений. При этом способе можно точно контролировать количества тепла в месте сварки, а используя средства автоматики, регулировать ток и его время прохождения.

Для механизированной микропайки характерны шаговые перемещения паяльного инструмента, обычно осуществляемые по программе, и прижим инструментом паяного соединения во время пайки. Автоматизация процессов пайки присоединений интегральных микросхем с монтажной платой наряду с повышением производительности труда обеспечивает повышение качества соединений.

Процесс сборки и монтажа микросхем должен находиться под постоянным контролем. При этом применяют визуальный контроль с помощью микроскопа, позволяющий обнаружить обрывы, микротрещины и другие деформации, электрическую проверку параметров, а также рентгеновскую дефектоскопию, позволяющую обнаружить внутренние дефекты. Выборочно осуществляют испытания и полный контроль с разрушением конструкции микросхемы. Контроль в процессе производства интегральных микросхем показан на рис. 25.

 

 

 

Рис. 25. Общая схема изготовления интегральных микросхем: ВО — вспомогательные операции. КО — контрольные операции
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  ..