12_100229_1_67139

Наконечник припаивается серебряным припоем. Некомбинированные электроды изготавливаются из бронзы БрБ2, сплавов на основе Cu, Be, Ti.

Схема роликовой сварки представлена на рис.14.2

Рисунок 14.2 –Схема роликовой сварки

Сварка плавлением заключается в формировании сварного шва за счет высокой температуры в зоне герметизации. На рис.14.3 представлен вид сварного шва и схема аргонно-дуговой сварки.

Сопло

Электрод (W+1,5- 2%Th)

Рисунок 14.3 – Схема аргонно-дуговой сварки и вид сварного шва

Размер дуги составляет обычно 0.6-0.7 мм, скорость сварки достигает

1055 см/мин.

На рис. 14.4 изображена другая разновидность аргонно-дуговой сварки для герметизации корпусов микросхем, в которой для предотвращения окисления сварного шва применяется обдув последнего струей защитного газа (обычно аргон), а также наличие теплоотвода.

161

Рисунок 14.4 – Схема аргонно-дуговой сварки с защитой сварного шва от окисления 1 – электрод; 2 – плазмообразующий газ; 3 – корпус; 4 – защитный газ; 5 –

теплоотвод; 6 – герметизируемый корпус

Герметизация электронно-лучевой сваркой обладает следующими преимуществами:

-точное управление и регулирование тепловой энергии; -локальный нагрев; -высокая чистота процесса (вакуум).

Установка электронно-лучевой сварки (рис.14.5) включает катодный узел 4, фокусирующую линзу 6, анод 5 с отверстием. Расстояние между анодом и катодом составляет 10-15 см. На катод подается отрицательный потенциал 20-200 кВ.

Сварные швы, полученные данным способом, имеют мелкочешуйчатую поверхность по всей длине, дефектом швов могут быть непровары, смещения линии стыка кромок относительно оси.

Герметизацию электронно-лучевой сваркой можно осуществлять в непрерывном и импульсном режимах, но предпочтительнее в импульсном, т.к. возможна герметизация с малой зоной термического влияния.

Основными параметрами процесса являются ускоряющее напряжение, диаметр электронного луча, скорость сварки, длительность и частота следования импульсов. Суммарная толщина отбортовки корпуса под сварку должна быть 0,4-0,8 мм, глубина проплавления – 0,5-0,8 мм, степень перекрытия сварных точек – 50-60% от из диаметра.

Главный недостаток установки – сложность конструкции.

162

Рисунок 14.5 – Устройство установки электронно-лучевой герметизации

1 – высоковольтный трансформатор; 2 – выпрямитель; 3 – электронная пушка; 4 – катод; 5 – анод; 6 – электромагнитная фокусирующая линза; 7 – отклоняющая система; 8 – корпус полупроводникового прибора; 9 – ходовой винт; 10, 11 – форвакуумный и диффузионный насосы; 12 – электродвигатель привода столика; 13 – столик; 14 – рабочая камера; 15 – электронный пучок

Устройство для герметизации лазерной сваркой имеет перед электроннолучевой сваркой следующие преимущества:

-возможность концентрации сравнительно больших энергий на малых площадях, т.е. высокая локальность процесса;

-легкость фокусирования обычной оптикой; -отсутствие специальных сред (вакуум);

-возможность соединения разнородных, разнотолщинных, тугоплавких и материалов, обладающих высокой теплопроводностью

-слабый нагрев близко расположенных от места сварки участков -отсутствие деформации деталей корпуса.

163

Недостатками лазерной герметизации является потеря энергии при сварке металлов, обладающих высоким коэффициентом отражения, например, для никеля Котр. = 0,68 при λ=0,7 мкм). Для уменьшения отражения применяют увеличение шероховатости поверхности, покрытие

свариваемых металлов пленками с низким	коэффциентом отражения, а
также использованием т.н. "светоловушек",	в качестве которых могут
использоваться треугольные щели.

Схема специализированной полуавтоматической двулучевой установки Квант-17 показана на рис.14.6. Она предназначена для герметизации одновременной сваркой с двух сторон корпусов микросхем размерами от 10 до 40 мм. Для этого в установке имеются два активных элемента 6, которые расположены соосно и помещены в отдельные камеры с импульсными лампами накачки 7, подключенными к общему источнику питания 8 последовательно для обеспечения одинаковых излучений, и резонатор, состоящий из двух сферических зеркал 5. С помощью призм / полного внутреннего сражения и объективов 2 лазерные лучи с двух сторон направляются на сварочные кромки корпуса 4 микросхемы и фокусируются на них.

Для укладки герметизируемых микросхем служит многоместная кассета 3, которая после сварки двух параллельных сторон корпуса автоматически перемещается с заданной скоростью и поворачивается на 90° для герметизации двух других сторон.

Рисунок 14.6 – Схема полуавтоматической двухлучевой установки Квант17

164

1-призма полного отражения; 2-объектив; 3 - кассета; 4-корпус микросхемы, 5-сферическое зеркало; 6-активный элемент, 7-лампа накачки; 8-источник питания.

Герметизация пайкой осуществляется в конвейерных печах и струей горячего газа на специальных установках. Преимущество такой герметизации заключается в отсутствии значительных давлений и специального инструмента, а недостатком является нагрев до температуры 200-350ОC, наличие флюса, необходимость работы в атмосфере водорода или инертного газа, критичность режимов сварки. Используются закладные детали из припоя, кассеты изготавливаются из графита и нержавеющей стали.

Рисунок 14.7 – Схема герметизации цельностеклянного корпуса радиационной заваркой стеклом

165

1 – нагревательная спираль; 2 – держатель с контактной пружиной; 3 – трубка с выводом и кристаллом

Сущность способа герметизации заваркой стеклом заключается в создании монолитной герметичной конструкции за счет соединения с собой стеклянных узлов (стекла со стеклом) или стеклянных узлов с металлическими (спай стекла с металлом). Схема изготовления данной конструкции выпрямительного диода, загерметизированной заваркой стеклом, показана на рис. 14.7.

В полупроводниковой промышленности герметизация стеклом осуществляется в основном радиационным нагревом и реже нагревом пламенем. Способ радиационного нагрева широко применяют из-за хорошей воспроизводимости технологического процесса и возможности получения стабильных режимов заварки.

Герметизацию ИС пластмассой выполняют несколькими методами, основными .из которых являются: заливка в съемные формы и корпус, окунание и обволакивание, литьевое (трансфертное) и компрессионное прессование. Заливку в съемные формы (свободную заливку) применяют преимущественно при групповой технологии изготовления ИС. При этом методе в открытую часть формы, предварительно загруженной металлической арматурой и кристаллами ИС, заливают пластмассу (компаунд) и нагревают ее для полимеризации. Герметизированные приборы извлекают из формы, которую снова используют для заливки.

Заливка в корпусе отличается от заливки в съемные формы тем, что заливочной формой в этом случае является часть герметизируемого корпуса. Окунание и обволакивание применяют для дополнительной герметизации приборов или в качестве основного метода герметизации бескорпусных приборов.

При литьевом прессовании — наиболее распространенном методе пластмассовой герметизации — используют как термопластичные, так и термореактивные пластмассы. Сущность этого метода состоит в том, что дозированную пластмассовую таблетку (или порошок) расплавляют до заливки вне литьевой формы, а заливка происходит при дополнительном повышении жидкотекучести пластмассы и незначительном увеличении давления.

Непосредственно перед герметизацией перфоленту определенной формы и длины со смонтированными ИС укладывают, фиксируя по перфорации, в пресс-формы, которые закрывают, и производят прессование. В процесс прессования — заливки пресс – формы — входят следующие операции загрузка перфоленты и смыкание литьевой формы (а), загрузка пластмассовой таблетки (б), ввод пуансона (трансфера) в литьевую форму (в), расплавление пластмассы под высоким давлением (г), заливка формы пластмассой под низким давлением и выдержка (д), размыкание литьевой формы и съем изделия (е).

Компрессионное прессование менее распространено, чем литьевое. Сущность этого метода состоит в том, что плавление герметизирующего

166

материала и заливка им ИС осуществляется в пресс-форме и с частичной полимеризацией. Пресс-форма для компрессионного прессования имеет обогрев верхней и нижней частей (матрицы и пуансона). В нижнюю часть помещают таблетку пластмассы, на нее —металлическую арматуру герметизируемых ИС, а затем — вторую таблетку пластмассы. Далее обе части формы соединяют. При нагревании и под действием давления пластмасса

переходит в пластичное состояние, заполняет все		полости	рабочего
объема пресс-формы	и полимеризуется. После	этого	пресс-форма

раскрывается и из нее выталкиваются загерметизированные приборы. Для герметизации ИС пластмассой используется следующий комплект оборудования: пресс для литьевого или компрессионного прессования, машина для изготовления таблеток из пластмассы, подогреватель для таблеток, пресс-формы и пресс со штампом для отделения загерметизированных ИС друг от друга.

Установка УГП-50 для герметизации ИС пластмассой оборудована электрическими подогревателями верхней и нижней частей пресс-формы. Удаление загерметизированных ИС производится верхними и нижними эжекторными толкателями. Для зажима пресс-формы служит установленная в рабочем пространстве пресса гидравлическая система. При зажиме и освобождении (разъеме) пресс-формы зажимное устройство действует с различными регулируемыми скоростями: при закрытии пресс-формы оно быстро закрывается, при освобождении вначале открывается медленно (в этот момент происходит выталкивание залитых пластмассой ИС), а затем скорость увеличивается, причем эту скорость можно регулировать. Зажимное устройство имеет предохранительное приспособление для прессформы на случай, если перфолента будет уложена неправильно. Таким образом, вероятность повреждения пресс-формы в прессах сведена к минимуму. Конструкцией пресса предусмотрена также регулировка высоты рабочего пространства для закрытых пресс-форм различной высоты.

Для герметизации ИС применяют одно- и многоместные съемные и стационарные пресс-формы. Качество герметизации ИС в большой степени зависит от конструкции и качества изготовления пресс-формы.

Испытания на герметичность проводят в два этапа.

На первом этапе отбраковываются приборы с натекаемостью менее 10-8 м3·Па/с. К этим методам относятся масс-спектроскопический, галогенный, радиоактивный. На втором этапе выявляются грубые течи Они обнаруживаются, например, по образованию пузырьков при погружению изделия в жидкость.

167

Рисунок 14.8 - Установка контроля герметичности электронно– захватным методом

1 – рабочая камера, 2 – крышка, 3 – изделие, 4 – уплотнитель, 5 – электронно–захватный детектор, 6 – измерительный блок, 7 – сигнализатор брака, 8 – регулятор расхода газа, 9 – контрольный манометр, 10 – диски золотника

168

Рисунок 14.9 - Установка контроля герметичности диффузионно - магниторазрядным методом

1 – устройство разбраковки малых течей, 2 – зона накопления гелия, 3 – устройство разбраковки больших течей, 4 – устройство дополнительной опрессовки, 5 – форвакуумный насос

170