Merkmale der Montage von Halbleiterbauelementen. Montage und Abdichtung von Mikroschaltungen und Halbleiterbauelementen. Schutz des Kristalls vor Umwelteinflüssen

Rahmen Halbleiterbauelemente Entwickelt für die Oberflächenmontage in der Radioelektronikindustrie und kann bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet werden. Die größte technische Herausforderung besteht in einer starken Steigerung der Frequenzeigenschaften von Halbleiterbauelementpaketen für die Oberflächenmontage. Diese Aufgabe wird durch eine Änderung des Designs des Gehäusekristallhalters durch die Einführung einer isolierenden wärmeleitenden Keramikdichtung zur Montage von Halbleiterkristallen und drei isolierten planaren Anschlüssen erreicht. Das Aufputzgehäuse enthält einen Metallsockel 1, einen wärmeabführenden flachen Keramikisolator mit beidseitiger Metallisierung 2, einen keramischen Isolierrahmen 3, einen Metallkappenballon 4, stromabführende Einsätze in einem Keramikrahmen 5, Ausgänge 6 .

Das Gebrauchsmuster ist ein Gehäuse für Halbleiterbauelemente zur Oberflächenmontage, das Halbleiterkristalle vor klimatischen, mechanischen, elektromagnetischen und anderen Einflüssen schützen soll und in der Funkelektronik- und Elektroindustrie zur Herstellung von Hochleistungshalbleitern eingesetzt werden kann Geräte.

Beim Bau von Gehäusen für oberflächenmontierte Halbleiterbauelemente werden funktechnische Keramik-Metall-Materialien verwendet, die eine hohe mechanische und elektrische Festigkeit, Beständigkeit gegen Wärme- und Energiezyklen sowie klimatische und elektromagnetische Einflüsse aufweisen.

Das Gehäusedesign für die Oberflächenmontage von Halbleiterbauelementen enthält einen Kristallhalter aus einer Metallbasis, einen elektrisch isolierenden Keramikrahmen mit darin eingelöteten Metalleinsätzen und -anschlüssen sowie einen Ballondeckel.

Der Prototyp des vorgeschlagenen Gebrauchsmusters ist das Gehäuse für die Oberflächenmontage KT94-1-1.01, KT95-1, KT106-1, das einen Keramik-Metall-Kristallhalter enthält, bestehend aus einem Metallsockel, einem isolierenden Keramikrahmen mit zwei verlöteten Strom- mit Metalleinsätzen und einem metallisierten Relief entlang der Kontur; zwei isolierte stromführende Leitungen, die an die Metalleinsätze des Metallrahmens und des Metallzylinderdeckels angelötet sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Metallbasis vom Halbleiterkristall durch Auflöten einer isolierenden wärmeabführenden Keramikdichtung aus BeO isoliert wird; AlN; Si 3 N 4 ; BN usw. beidseitig metallisiert und in einem Keramikrahmen des Kristallhalters erfolgt durch Verlöten von drei planaren Metallanschlüssen.

Durch die Änderung des topologischen Musters eines wärmeableitenden Keramikisolators können verschiedene Optionen für den Aufbau von Kristallen von Halbleiterbauelementen umgesetzt werden.

Abbildung 1 zeigt eine Gesamtansicht des Gehäuses für die Oberflächenmontage: Das Gehäuse enthält einen Metallsockel 1, einen wärmeabführenden flachen Keramikisolator mit beidseitiger Metallisierung 2, einen keramischen Isolierrahmen 3, einen Metallkappenballon 4 und leitfähige Metalleinsätze im Keramikrahmen 5, Ausgang 6.

Die Metallteile des Gehäuses 1, 4, 5, 6 werden durch Stanzen hergestellt, der keramische Isolatorrahmen 3 wird durch Pressen, Gießen und Hochtemperaturmetallisierung für die Siegelnaht und Stromableitungslöcher durch Pressen bei hoher Temperatur hergestellt Gießen und Formen,

Die isolierende wärmeableitende Keramik 2 wird durch Pressen, Gießen und Hochtemperaturverarbeitung mit einer Metallisierung eines bestimmten Musters oder einer bestimmten Topologie hergestellt.

Die Versiegelung des Deckelzylinders 4 mit einem Keramik-Metall-Kristallhalter erfolgt durch Nahtrollschweißen und andere technologische Verfahren.

Ein Paket von Halbleiterbauelementen für die Oberflächenmontage, das einen Kristallhalter enthält, der aus einer flachen Metallbasis, einem Keramikrahmen, planaren Anschlüssen und einer Abdeckung besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramik-Metall-Kristallhalter eine wärmeleitende, isolierende Keramikdichtung und drei enthält Isolierte planare Leitungen.

Eine Analyse von Ausfällen von Halbleiterbauelementen und Mikroschaltungen zeigt, dass diese in den meisten Fällen mit einem Anstieg der maximal zulässigen Spannungen und Ströme sowie mit mechanischen Schäden verbunden sind. Um sicherzustellen, dass Halbleiterbauelemente und Mikroschaltungen bei Reparatur und Einstellung nicht ausfallen, müssen Vorkehrungen getroffen werden. Ein willkürlicher Austausch von Funkelementen, die den Schaltungsmodus bestimmen, ist auch für kurze Zeit nicht akzeptabel, da dies zu Überlastungen von Transistoren, Mikroschaltungen und deren Ausfall führen kann. Es muss besonders darauf geachtet werden, dass die Sonden sicher sind Messgeräte nicht zu unbeabsichtigten Kurzschlüssen führen. Schließen Sie keine Signalquelle mit niedrigem Innenwiderstand an Halbleiterbauelemente an, da durch diese große Ströme fließen können, die die maximal zulässigen Werte überschreiten.

Der Zustand von Halbleiterdioden kann mit einem Ohmmeter überprüft werden. Der Grad ihrer Eignung wird durch Messung der Vorwärts- und Rückwärtswiderstände ermittelt. Bei einem Ausfall der Diode sind die angegebenen Widerstände gleich und betragen mehrere Ohm, bei einem Bruch sind sie unendlich groß. Betriebsfähige Dioden haben einen direkten Widerstand innerhalb der folgenden Grenzen: Germaniumpunkt - 50-100 Ohm; Siliziumspitze – 150–500 Ohm und planar (Germanium und Silizium) – 20–50 Ohm.

Bei der Messung des Widerstands einer Diode mit Leckage nimmt der Messwert des Instrumentenzeigers langsam ab und bei Erreichen eines bestimmten Wertes stoppt der Instrumentenzeiger. Bei Wiederholung der Messung wiederholt sich der Vorgang erneut. Dioden mit solchen Defekten sollten ersetzt werden. Anstelle von ausgefallenen werden Dioden des gleichen Typs oder Analoga ausgewählt, überprüft und die Polarität der Verbindung bestimmt.

Die Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Transistoren und die Messung ihrer Hauptparameter können mit einem speziellen Tester für die Parameter von Transistoren des Typs L2-23 erfolgen. Mit Hilfe eines Testers können Sie schnell den Stromübertragungskoeffizienten „Alpha“, den Kollektorrückstrom, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Durchschlags zwischen Emitter und Kollektor usw. bestimmen. Die Messung solch wichtiger Betriebsparameter macht es möglich um die Möglichkeiten einer weiteren Verwendung des Transistors in Avionikschaltungen zu beurteilen.

Wenn kein spezielles Gerät vorhanden ist, kann der Zustand der Transistoren durch Messung des Widerstands von pn-Übergängen mit einem Ohmmeter bestimmt werden. Es wird empfohlen, die Messung im höchsten Messbereich des Ohmmeters durchzuführen, wo der Stromfluss minimal ist.

Die Überprüfung des Zustands von Mikroschaltungen beginnt mit der Messung der konstanten und gepulsten Spannungen an ihren Ausgängen. Weichen die Messergebnisse von den geforderten ab, sollte der Grund geklärt werden: Defekte im an den IC angeschlossenen Funkelement, Abweichung ihrer Werte von den Nennwerten, die Quelle, aus der die notwendigen Impulse und Konstantspannungen stammen oder eine Fehlfunktion des IC selbst.

Es ist nicht möglich, den Zustand des ICs durch Austausch zu überprüfen, wenn er zu diesem Zweck von der Leiterplatte gelötet werden muss. Es wird nicht empfohlen, gelötete ICs erneut zu installieren, auch wenn der Test ihre Gebrauchstauglichkeit gezeigt hat. Diese Anforderung erklärt sich aus der Tatsache, dass ein Ausfall aufgrund wiederholter Überhitzung der Klemmen nicht garantiert ist.

Wenn ein Austausch von Halbleiterbauelementen und Mikroschaltungen erforderlich ist, müssen folgende Regeln beachtet werden:

1. Die Installation und Befestigung von Halbleiterbauelementen muss unter Wahrung der Dichtheit des Gerätegehäuses erfolgen. Um das Auftreten von Rissen zu verhindern, wird empfohlen, die Leitungen in einem Abstand von mindestens 10 mm vom Gerätekörper zu biegen. Dazu ist es notwendig, die Leitungen zwischen der Biegung und dem Glasisolator mit einer Zange fest zu fixieren.

2. Der Austausch von Halbleiterbauelementen, Mikroschaltungen und Mikrobaugruppen erfolgt nur bei ausgeschaltetem Gerät. Bei der Demontage des Transistors aus dem Stromkreis wird zunächst der Kollektorstromkreis verlötet. Die Basisanschlüsse des Transistors werden zuletzt abgeschaltet und bei der Installation wird der Basisanschluss zuerst angeschlossen. Legen Sie keine Spannung an einen Transistor an, dessen Basisausgang deaktiviert ist.

3. Das Löten der Anschlüsse von Halbleiterbauelementen erfolgt in einem Abstand von mindestens 10 mm vom Gerätekörper, mit Ausnahme von Transistoren (z. B. KT315, KT361 usw.), bei denen dieser Abstand 5 mm beträgt . Zwischen Gehäuse und Lötstelle sollte ein Kühlkörper verwendet werden. Bei der Installation wird die Mikroschaltung auf einer Leiterplatte mit einem Spalt installiert, der durch die Gestaltung der Leitungen gegeben ist (es werden keine Leitungen gebildet).

4. Der elektrische Lötkolben sollte klein sein, eine Leistung von nicht mehr als 40 W haben und von einer Spannungsquelle von 12–42 V gespeist werden. Die Temperatur der Lötkolbenspitze sollte 190 Grad nicht überschreiten. Celsius. Als Lot muss eine Legierung mit niedrigem Schmelzpunkt (POS-61, POSK-50-18, POSV-33) verwendet werden. Die Lötzeit jedes Ausgangs beträgt nicht mehr als 3 Sekunden. Der Abstand zwischen dem Löten benachbarter Mikroschaltungsstifte beträgt mindestens 10 Sekunden. Um Zeit zu sparen, empfiehlt es sich, Mikroschaltungen über einen Pin zu löten. Die Lötkolbenspitze und das Gehäuse (gemeinsamer Bus) des Funkgeräts sollten geerdet sein oder der elektrische Lötkolben über einen Transformator an das Netzwerk angeschlossen werden, da beim Löten Leckströme zwischen der an das Netzwerk angeschlossenen Lötkolbenspitze und dem Lötkolben entstehen IC-Terminals können zum Ausfall führen.

5. Zur besseren Kühlung sind auf den Heizkörpern leistungsstarke Transistoren und Mikroschaltungen verbaut. Um den Ausfall dieser Geräte aufgrund von Überhitzung zu vermeiden, müssen Sie bei der Installation die Regeln beachten.

6. Die Kontaktflächen müssen sauber sein und dürfen keine Unebenheiten aufweisen, die ihren festen Sitz beeinträchtigen.

7. Kontaktflächen müssen beidseitig mit Paste geschmiert werden (KPT-8-Paste).

8. Die Schrauben zur Befestigung des Transistors müssen mit Kraft angezogen werden. Werden die Schrauben nicht fest genug angezogen, erhöht sich der thermische Widerstand des Kontakts, was zum Ausfall des Transistors führen kann.

9. Um die Mikrobaugruppe auszutauschen, muss sie vom Panel entfernt werden. Ziehen Sie dazu eine Kante der Mikrobaugruppe 1-2 mm aus der Platte heraus und dann die andere. Wiederholen Sie dann den Vorgang und entfernen Sie schließlich die Mikrobaugruppe ohne Verzerrungen. Es ist verboten, die Mikrobaugruppe anhand der Ebene zu betrachten, auf der sich alle Elemente befinden. Bei allen Vorgängen sollte die Mikrobaugruppe an den Endteilen gehalten werden. Die Mikrobaugruppe wird zunächst in die Führungsschlitze an der Seite des Panels eingeführt. Anschließend auf einer Seite andrücken, bis die Unterkante dieser Seite 1-2 mm in die Panelkontakte hineinragt. Anschließend wird die Mikrobaugruppe in der Mitte gedrückt und bis zum Anschlag verzugsfrei in die Platte eingeschoben.

Halbleitergeräte, deren Informationen im Handbuch aufgeführt sind, sind Geräte für den allgemeinen Gebrauch. Sie können unter einer Vielzahl von Bedingungen und Modi betrieben werden, die für verschiedene Klassen elektronischer Geräte für breite, industrielle und spezielle Anwendungen typisch sind.

Sind üblich technische Anforderungen zu Geräten, die für Geräte einer bestimmten Klasse bestimmt sind, sind in den Allgemeinen Technischen Spezifikationen (AGB) für diese Geräte enthalten. Spezifische Wertenormen elektrische Parameter und spezifische Anforderungen für diese Art von Geräten sind in privaten Spezifikationen (ChTU) und GOST für Geräte festgelegt.

Eine hohe Zuverlässigkeit radioelektronischer Geräte auf Basis von Halbleiterbauelementen kann nur gewährleistet werden, wenn die folgenden Merkmale der Geräte in der Phase ihrer Konstruktion, Herstellung und ihres Betriebs berücksichtigt werden:

  • Streuung der Parameterwerte, ihre Abhängigkeit vom Modus und den Betriebsbedingungen;
  • Änderungen der Parameterwerte während der Lagerung oder des Betriebs;
  • die Notwendigkeit einer guten Wärmeableitung oder Instrumentengehäuse;
  • die Notwendigkeit, Reserven für elektrische, mechanische und andere Belastungen von Geräten in funkelektronischen Geräten bereitzustellen;
  • die Notwendigkeit, Maßnahmen zu ergreifen, um sicherzustellen, dass es bei der Installation und Montage radioelektronischer Geräte nicht zu einer Überlastung der Geräte kommt.

Die Werte der Parameter von Geräten des gleichen Typs sind nicht gleich, sondern liegen in einem bestimmten Intervall. Dieses Intervall wird durch die im Verzeichnis angegebenen Mindest- bzw. Höchstwerte begrenzt. Einige Parameter haben eine zweiseitige Wertbegrenzung. Die im Nachschlagewerk angegebenen Strom-Spannungs-Kennlinien, die Abhängigkeiten der Parameter vom Modus und der Temperatur werden für eine Vielzahl von Geräten dieser Art gemittelt. Diese Abhängigkeiten können bei der Auswahl des Gerätetyps für einen bestimmten Stromkreis und seiner ungefähren Berechnung verwendet werden.

Die meisten Parameter von Halbleiterbauelementen ändern sich je nach Betriebsart und Temperatur erheblich. Beispielsweise hängt die Erholungszeit des Sperrwiderstands von Schaltdioden vom Wert des Durchlassstroms, der Schaltspannung und dem Lastwiderstand ab; Der Umwandlungsverlust und die Rauschzahl von Mikrowellendioden hängen vom Eingangsleistungspegel ab. In dem in den technischen Daten angegebenen Temperaturbereich variiert der Sperrstrom der Diode erheblich. Das Nachschlagewerk enthält die durch die Spezifikationen garantierten Werte der Parameter für die entsprechenden optimalen oder limitierenden Nutzungsarten.

Die Nutzung und der Betrieb von Geräten muss in Übereinstimmung mit den Anforderungen technischer Spezifikationen und Normen – Nutzungsrichtlinien – erfolgen. Bei der Entwicklung radioelektronischer Geräte muss darauf geachtet werden, deren Leistung bei möglichst großen Änderungsbereichen der wichtigsten Geräteparameter sicherzustellen. Die Streuung der Geräteparameter und die zeitliche Änderung ihrer Werte bei der Gerätekonstruktion werden durch Berechnungsmethoden oder experimentell, beispielsweise durch die Methode der Grenztests, berücksichtigt.

Die Zeit, in der Halbleiterbauelemente in Geräten betrieben werden können (ihre Lebensdauer), ist praktisch unbegrenzt. Die behördliche und technische Dokumentation für die Lieferung von Geräten (GOST. TU) garantiert in der Regel eine Mindestbetriebszeit von mindestens 15.000 Stunden und bei leichten Betriebsarten und Betriebsbedingungen - bis zu 30.000 Stunden. Theorie und Experimente zeigen jedoch, dass nach 50 - 70.000 Betriebsstunden kein Anstieg der Ausfallrate zu beobachten ist. Während der Lagerung und des Betriebs können sich jedoch die Parameterwerte des Instruments ändern. In einigen Fällen sind diese Änderungen so schwerwiegend, dass die Ausrüstung ausfällt. Um den Grad der Zuverlässigkeit der hergestellten Geräte zu kontrollieren, werden Indikatoren wie Gamma-Prozent-Ressource, Gamma-Prozent-Retention, Mindestbetriebszeit (Garantiebetriebszeit) und Ausfallrate bei speziellen Kurzzeittests im Zwangsmodus verwendet. Die Normen für diese Indikatoren sind in den technischen Spezifikationen der Geräte festgelegt.

Zur Berechnung der Zuverlässigkeit radioelektronischer Geräte sollten quantitative Zuverlässigkeitsindikatoren verwendet werden, die durch die Durchführung spezieller Tests, die Verarbeitung einer großen Menge statistischer Daten zu verschiedenen Tests und den „Betrieb von Geräten in verschiedenen Geräten“ ermittelt werden.

Es wurde experimentell festgestellt, dass die Intensität (Wahrscheinlichkeit) von Geräteausfällen mit zunehmendem Alter zunimmt BetriebstemperaturÜbergänge, Spannung an den Elektroden und Strom. Durch den Temperaturanstieg beschleunige ich (Mittelweg) fast alle Arten von Ausfällen: Kurzschlüsse, Unterbrechungen und erhebliche Parameteränderungen. Ein Spannungsanstieg beschleunigt die Ausfälle von Geräten mit MIS-Strukturen und mit Niederspannungsübergängen erheblich. An Ein Stromanstieg führt vor allem zu einer beschleunigten Zerstörung von Kontaktverbindungen und stromführenden Metallisierungsbahnen auf Kristallen.

Die ungefähre Abhängigkeit der Ausfallrate von der Belastung hat die Form:

wobei λ(T p,max, Umax, Imax) die Ausfallrate bei maximaler Belastung ist (kann aus den Ergebnissen von Kurzzeittests im Zwangsbetrieb entnommen werden). Der Wert von B beträgt etwa 6000 K.

Um die Zuverlässigkeit des Betriebs von Geräten in Geräten zu erhöhen, ist es notwendig, vor allem die Temperatur der Übergänge und Kristalle sowie die Betriebsspannungen und -ströme zu senken, die deutlich unter dem maximal zulässigen Wert liegen sollten. Es wird empfohlen, Spannungen und Ströme (Leistung) auf einen Grenzwert von 0,5 bis 0,7 (Maximalwerten) einzustellen. Der Betrieb von Halbleiterbauelementen bei einer Temperatur, Spannung oder Stromstärke, die dem Grenzwert entspricht, ist verboten. Auch eine kurzzeitige (Impuls-)Überschreitung des maximal zulässigen Modus während des Betriebs ist nicht zulässig. Daher müssen Maßnahmen zum Schutz der Geräte vor elektrischen Überlastungen ergriffen werden, die bei transienten Vorgängen auftreten (beim Ein- und Ausschalten des Geräts, beim Ändern seines Betriebsmodus, beim Anschließen von Lasten, bei zufälligen Änderungen der Spannung von Stromquellen).

Die Betriebsarten der Geräte sollten unter Berücksichtigung möglicher ungünstiger Kombinationen von Betriebsbedingungen der Geräte (hohe Umgebungstemperatur, niedriger Umgebungsdruck usw.) gesteuert werden.

Wenn der erforderliche Strom- oder Spannungswert den für dieses Gerät maximal zulässigen Wert überschreitet, wird empfohlen, ein leistungsstärkeres oder Hochspannungsgerät und im Fall von Dioden deren Parallel- oder Reihenschaltung zu verwenden. Bei Parallelschaltung ist es erforderlich, die Ströme durch die Dioden mithilfe von in Reihe mit jeder Diode geschalteten niederohmigen Widerständen auszugleichen. Wenn die Dioden in Reihe geschaltet sind, werden die Sperrspannungen an ihnen mithilfe von Shunt-Widerständen oder Kondensatoren ausgeglichen. Die empfohlenen Widerstände und Kapazitäten der Shunts sind üblicherweise in den Spezifikationen der Dioden angegeben. Zwischen in Reihe oder parallel geschalteten Geräten muss eine gute thermische Verbindung bestehen (z. B. sind alle Geräte auf demselben Heizkörper installiert). Andernfalls wird die Lastverteilung zwischen den Geräten instabil.

Unter dem Einfluss verschiedener Faktoren (Temperatur, Feuchtigkeit, chemische, mechanische und andere Einflüsse) können sich die Parameter, Eigenschaften und einige Eigenschaften von Halbleiterbauelementen ändern. Um die Strukturen von Halbleiterbauelementen vor äußeren Einflüssen zu schützen, werden Instrumentengehäuse verwendet. Gehäuse leistungsstarker Geräte gleichzeitig versorgen die notwendigen Voraussetzungen Wärmeabfuhr und die Gehäuse von Mikrowellengeräten - die optimale Verbindung der Elektroden der Geräte mit dem Stromkreis. Es ist zu beachten, dass die Gehäuse von Geräten hinsichtlich der Dichtheit und Korrosionsbeständigkeit Einschränkungen aufweisen. Daher wird empfohlen, Geräte beim Betrieb unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit mit Speziallacken (z. B. UR-231) zu überziehen oder EP-730).

Die Wärmeableitung von Halbleiterbauelementen ist eine davon. Hauptaufgaben beim Entwurf elektronischer Geräte. Dabei ist der Grundsatz der größtmöglichen Temperaturabsenkung an Verbindungsstellen und Instrumentengehäusen einzuhalten. Zur Kühlung leistungsstarker Dioden oder Thyristoren werden Kühlkörper verwendet, die unter natürlicher Konvektion oder erzwungener Luftströmung arbeiten, sowie Strukturelemente von Aggregaten und Geräteblöcken, die über eine ausreichende Oberfläche oder eine gute Wärmeableitung verfügen. Befestigungsvorrichtungen am Kühler sollten einen thermischen Kontakt zum Gehäuse gewährleisten. Wenn das Gerätegehäuse isoliert werden muss, ist es zur Reduzierung des Gesamtwärmewiderstands besser, den Kühler vom Gerätegehäuse zu isolieren als eine Diode oder einen Thyristor vom Kühler.

Bei vertikaler Anordnung der aktiven Flächen des Strahlers wird die Wärmeableitung verbessert, da in diesem Fall die Konvektionsbedingungen besser sind. Mit der Formel können ungefähre Abmessungen von Kühlkörpern in Form von vertikal ausgerichteten Aluminiumplatten (quadratisch oder rechteckig) in Abhängigkeit von der von ihnen abgegebenen Leistung ermittelt werden

wobei S die Fläche einer Seite der Platte ist, cm 2 ; P ist die im Gerät verbrauchte Leistung, W. Platten mit einer Fläche bis 25 cm 2 können eine Dicke von 1-2 mm haben, bei einer Fläche von 25 bis 100 cm 2 2-3 mm. über 100 cm 2 - 3 - 4 mm.

Beim Vergießen von Platinen mit Halbleiterbauelementen mit Verbindungen, Schaumkunststoffen, Schaumgummi ist die Änderung des Wärmewiderstands zwischen Gerätegehäuse und Umgebung sowie die Möglichkeit einer zunehmenden zusätzlichen Erwärmung von Geräten durch nahegelegene Schaltungselemente zu berücksichtigen mit hoher Wärmeabgabe. Die Temperatur beim Ausgießen sollte die in den Spezifikationen angegebene maximale Temperatur des Gerätekörpers nicht überschreiten. Beim Gießen dürfen keine mechanischen Belastungen an den Leitungen auftreten, die die Integrität der Glasisolatoren oder Instrumentengehäuse beeinträchtigen.

Bei der Vorbereitung und Installation von Halbleiterbauelementen in Geräten dürfen mechanische und klimatische Einwirkungen auf diese die in den Spezifikationen angegebenen Werte nicht überschreiten.

Beim Richten, Formen und Schneiden der Minen muss der körpernahe Abschnitt der Mine in einem Haken fixiert werden. damit keine Biege- oder Zugkräfte im Leiter auftreten. Geräte und Vorrichtungen zur Leitungsbildung müssen geerdet sein. Der Abstand vom Gerätekörper bis zum Beginn der Leitungsbiegung muss mindestens 2 mm betragen. Der Biegeradius muss bei einem Minendurchmesser bis 0,5 mm mindestens 0,5 mm betragen, bei einem Durchmesser von 0,6-1 mm - mindestens 1 mm. mit einem Durchmesser von mehr als 1 mm – nicht weniger als 1,5 mm.

Lötkolben, die zum Löten von Geräteleitungen verwendet werden, müssen Niederspannungslötkolben sein. Der Abstand vom Gehäuse bzw. Isolator zur Verzinnungs- oder Lötstelle des Ausgangs muss mindestens 3 mm betragen. Um die Wärme abzuleiten, wird der Ausgangsabschnitt zwischen Gehäuse und Lötstelle mit einer Pinzette mit roten Kupferschwämmen festgeklemmt. Die Lötkolbenspitze muss ordnungsgemäß geerdet sein. Wenn die Löttemperatur 533 + 5 K nicht überschreitet und die Lötzeit nicht mehr als 3 s beträgt. dann ist es möglich, das Löten ohne Kühlkörper oder im Gruppenverfahren (Welle, Eintauchen in Lot usw.) durchzuführen.

Reinigung Leiterplatten aus dem Flussmittel entsteht durch Flüssigkeiten. die die Beschichtung, die Markierungen oder das Karosseriematerial nicht angreifen (z. B. ein Alkohol-Benzin-Gemisch).

Bei der Installation, dem Transport und der Lagerung von Mikrowellengeräten ist es notwendig, diese vor den Auswirkungen statischer Elektrizität zu schützen. Für das Logo sind alle Mess-, Prüf-, Montagegeräte und Werkzeuge zuverlässig geerdet: Mit Erdungsarmbändern oder -ringen wird der Körper des Bedieners entladen. Es werden antistatische Kleidung, Schuhe und Tischdecken an Arbeitsplätzen verwendet.

Mikrowellendioden müssen vor der Einwirkung externer elektrischer Kissen und elektromagnetischer Felder geschützt werden. Mikrowellendioden sollten nicht ohne spezielle Abschirmverpackung gelagert oder auch nur kurzzeitig dort belassen werden. Vor dem Einbau von Mikrowellendioden in Geräte müssen diese geerdet werden. Die Ein- und Ausgänge des Mikrowellenpfads in einer nicht betriebenen oder gelagerten Geräteeinheit mit Mikrowellendioden müssen mit Metallstopfen abgedeckt werden.

Während des Betriebs der Geräte müssen Maßnahmen getroffen werden, um die Mikrowellendioden vor elektrischen Mikrowellenüberlastungen zu schützen, die entweder zu einer irreversiblen Verschlechterung der Parameter führen können. oder zum Totalausfall (Burnout) der Dioden. Zum Schutz vor Mikrowellenüberlastungen werden in den Geräten Resonanzableiter, Ferritbegrenzer und Gasentladungsdämpfer eingesetzt.

Installationsregeln

Während der Installation elektronische Schaltkreise Transistoren sind am Gehäuse angebracht. Um die Abdichtung nicht zu beschädigen, erfolgt die Biegung der Außenleitungen nicht näher als 10 mm vom Durchführungsisolator entfernt (sofern nicht anders angegeben). Es ist verboten, die harten Anschlüsse leistungsstarker Transistoren zu verbiegen.

Das Löten der äußeren Anschlüsse der Elektroden erfolgt nicht näher als 10 mm vom Körper entfernt mit einem Lötkolben mit einer Leistung von bis zu 60 W und niedrigschmelzendem Lot mit einem Schmelzpunkt von etwa 150 °C. Beim Lötvorgang ist auf eine gute Wärmeableitung zwischen Gerätekörper und Lötstelle zu achten und der Lötvorgang so schnell wie möglich (nicht länger als 3 s) durchzuführen.

Transistoren sollten nicht in der Nähe wärmeerzeugender Elemente (Netzwerktransformatoren, Leistungswiderstände) sowie in starken elektromagnetischen Feldern platziert werden. Transistoren sollten vor Feuchtigkeit und Strahlung geschützt werden.

Leistungstransistoren müssen fest mit dem Kühlkörper verbunden sein. Um den thermischen Kontakt der Oberflächen des Transistors und des Kühlers zu verbessern, wird empfohlen, sie mit nicht trocknendem Öl oder Lot mit Schmelzlot zu schmieren. In Schaltkreisen, die eine Isolierung der Transistoren vom Gehäuse erfordern, ist es zur Reduzierung des Wärmewiderstands der Isolierdichtung ratsam, nicht den Transistor vom Kühlkörper, sondern den Kühlkörper vom Gehäuse zu isolieren.

Betriebsregeln

Wenn ein Transistor in die Schaltung einbezogen wird, ist es notwendig, dessen Struktur zu klären ( p-n-p oder n-p-n) und die Polarität beim Anschluss externer Quellen zu beachten. Die Quellspannung wird an den externen Anschlüssen von Emitter und Basis in einer leitenden Akkumulatorverbindung angeschlossen – in entgegengesetzter Richtung. Beim Anschließen des Transistors an die Stromquelle wird der Basisausgang zuerst angeschlossen, der Kollektorausgang zuletzt und beim Trennen in umgekehrter Reihenfolge. Es ist verboten, bei ausgeschalteter Basis Spannung an den Transistor anzulegen.

Um die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit von Geräten zu erhöhen, müssen Betriebsspannung, Strom, Leistung und Temperatur kleiner als der maximal zulässige Wert (ca. 0,7 ihres Wertes) gewählt werden.

Es ist nicht zulässig, Transistoren in kombinierten Grenzmodi für mindestens zwei Parameter (z. B. für Strom und Spannung) zu verwenden.

Fehlerursachen

Störungen im Betrieb von Halbleiterbauelementen werden durch mechanische Defekte, unsachgemäßen Betrieb, Verstöße gegen die Betriebstemperaturbedingungen usw. verursacht. Der Grund für Kurzschlüsse in Transistoren ist die ungleichmäßige Basisdicke, ein Riss in pn-Übergängen usw. Darüber hinaus mit einer Zahl Bei Defekten, zum Beispiel dem Durchbruch eines Übergangs, verliert der Transistor nicht vollständig seine Leistung, sondern wird in ein einfacheres Gerät umgewandelt – eine Diode.

Wenn die Anstiegsgeschwindigkeit des Thyristorstroms zu hoch ist, kann der Gerätekristall zerstört werden. Aufgrund von Defekten in pn-Übergängen, Thyristoren usw Bipolartransistoren können in einfachere Halbleiterbauelemente umgewandelt werden. Beispielsweise kann ein Trion-Thyristor aufgrund von Defekten in pn-Übergängen als Diodenthyristor oder Diode arbeiten. Es sind Maßnahmen zu treffen, um sicherzustellen, dass solche Mängel keine gefährlichen Störungen im Betrieb der Anlagen verursachen.

Bei Halbleiterbauelementen werden plötzliche Ausfälle durch den Zusammenbruch von pn-Übergängen, Brüche und Überhitzung interner Leitungen, Kurzschlüsse in der Struktur und Kristallrisse verursacht. Die meisten (~90 %) plötzlichen Ausfälle von Halbleiterbauelementen sind Ausfälle von pn-Übergängen. Die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs oder Durchbrennens der internen Anschlüsse steigt, wenn ein Halbleiterbauelement Vibrationen, Stößen sowie zyklischen Änderungen seiner Temperaturbedingungen ausgesetzt ist. Die Intensität plötzlicher Ausfälle ist praktisch zeitunabhängig. Die Alterung von Halbleiterbauelementen ist auf die zunehmende Häufigkeit schleichender Ausfälle zurückzuführen. Die Lebensdauer von Halbleiterbauelementen beträgt mehr als 104 Stunden.

Allmähliche Ausfälle werden durch physikalische und chemische Prozesse im Volumen und an der Oberfläche des Kristalls, der Legierungen und der Lötkontakte verursacht. Sie äußern sich in einer allmählichen Zunahme der Rückströme von pn-Übergängen, einer Abnahme der Stromübertragungskoeffizienten von Transistoren und einer Zunahme des Eigenrauschens.

ANZEIGEGERÄTE

INFORMATION

4.1. Ionische Digital- und Zeichenindikatoren

Digital- und Vorzeichenanzeiger sind spannungsfreie Multi-

Glimmentladungs-Elektrodengeräte mit Neon (orange-rot-

nym) Füllung. Sie enthalten mehrere Kathoden K, hergestellt

in Form von angezeigten Zeichen oder Zahlen von 0 bis 9 (Abb. 4.1, a, b),

und eine oder zwei Maschenanoden A. Für Dual-Anoden-Indikatoren 10

Kathoden (jede Gruppe von fünf isolierten Kathoden hat ihre eigene

Anode). Indium-Kathoden

Sträflingslampen

einzeln gelegt

Fitnessstudio in der Ferne

ca. 1mm und haben

unabhängiges Du-

Wasser. Die Reihenfolge der

Positionen von Zahlen, Form

und Größen der Kathoden und

Gitterdesign

Anoden werden ausgewählt

so dass halb-

chitminimalpe-

Covernummern.

Zur Anzeige

Zeichen von der Steuerung

Reis. 4.1. Entladungsindikatoren:

Stromkreise an der Kathode

a - digital; b - Zeichen)

Es liegt eine negative Spannung an (170-200 V). Wenn

Die Glimmentladung der Kathode erzeugt ein Leuchten in Form eines Lichts

Markenzeichen, sichtbar durch die Kuppel oder Seitenwand des Ballons.

auf Lampen. Um die Zündzeit zu verkürzen, erfolgt die anfängliche Ionisierung

Die Beleuchtung erfolgt durch Außenbeleuchtung.

Gasentladungsanzeiger haben eine Zündspannung von 170 und 200

V, Betriebsstrom 1,5 bis 8 mA, Zündzeit 1 s. Jenseits des Digitalen

Indikatoren (Typen IN-17, IN-18 usw., Abb. 4.2, aber), industriell

Tew produzierte Schilderanzeiger (Typen IN7A-B, IN15A-B,

IN19A-B usw., sodass Sie die Namen der Hauptnamen hervorheben können

elektrische und physikalische Größen (Abb. 4.2, b), als deutlich erhöht

breites Anwendungsspektrum von Gasentladungsanzeigern. Entladung-

Silvesterindikatoren werden verwendet, um das Wochenende visuell anzuzeigen

Daten von Messgeräten, Rechengeräten und anderen

Goy-Ausrüstung mit diskreter Aktion.

Reis. 4.2. Entladungsindikatoren:

a - mit einer digitalen Waage; b - mit Vorzeichenskala

Vorteile von Gasentladungsanzeigern – ständige Bereitschaft

Arbeitsfreundlichkeit, geringer Stromverbrauch, niedrige Kosten -

führten zu ihrer weitverbreiteten Verwendung in der Datenverarbeitung und Messung

Körpertechnik für das Aufkommen von LED und Flüssigkristall

einige Indikatoren.

4.2. Halbleiterindikatoren

Sie können elektrolumineszierend und LED sein

Haushaltsgeräte.

Elektrolumineszenzindikator (ELI) ist

(Abb. 4.3) Glas oder organisches Substrat 1, vollständig

bedeckt mit einer leitenden Schicht - einer transparenten Elektrode 2, auf der

Es wird Elektroluminophor 3 aufgetragen – Zinksulfid mit einer Verunreinigung

Kupfer oder Aluminium, iso-

Dielektrikum 4 und

undurchsichtige Elektroden

5 im Formular erstellt

Leuchtschilder.

Das gesamte System ist eingebaut

Druckkompressor

Pfund 6 Gebäude 7 .

Im Mittelpunkt des GeschehensELI

die Fähigkeit einiger

Halbleiter

Stoffe (Phosphore) ja-

Reis. 4.3. Design Elektrolumineszenz-

im Wandel glänzen

Fußanzeige

elektrisches Nennfeld.

Mit einem Spannungsanstieg

Machbarkeit des elektrischen Feldes eines Atoms

werden gegeben und reduzieren gleichzeitig einen Teil der von ihnen absorbierten Strahlungsenergie

liegt in Form von Lichtquanten vor. Die Farbe des Glühens wird durch die Art bestimmt

Zwischen transparent und einem oder mehreren undurchsichtigen

Die Elektroden werden von einer speziellen Wechselspannungsquelle versorgt

Aufpumpen der erforderlichen Amplitude und Frequenz. Im Quellkreis

Kein Pumpen. Schalten Sie den Schalter ein, der Sie mit irgendjemandem verbindet

oder eine andere undurchsichtige Elektrode. Um genug zu bekommen

Leuchthelligkeit 30-40 cd/m2 erfordert Wechselspannung

U nak mit einer Amplitude von 220-250 V bei einer Frequenz von 40 Hz bis 10 kHz.

Auf der Grundlage von ELI, signifikant in Bezug auf

Schonende Gedächtnisschaltungen als sich kreuzende Streifenleitungssysteme

Elektroden sowie Punktlösungsanzeigetafeln.

Nachteile von ELI: die Notwendigkeit einer leistungsstarken Pumpquelle

erhöhte Häufigkeit; relativ großer Stromverbrauch

Intensität (30 mW pro 1 cm2 Leuchtfläche).

LED-Anzeigen Verwenden Sie LEDs, die

emittieren Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums. Die Abmessungen des Kristalls sind

Die Todiode ist klein, es ist ein leuchtender Punkt. Deshalb

Dutzende und Hunderte von LEDs werden in Anzeigen zu einer einzigen zusammengefasst

Systeme, die Linsen und Reflektoren zum Heranzoomen verwenden

emittierender Kristall.

Der Zusammenbau und die Abdichtung von Mikroschaltungen und Halbleiterbauelementen umfasst drei Hauptvorgänge: das Anbringen eines Kristalls an der Basis des Gehäuses, das Anbringen von Leitungen und den Schutz des Kristalls vor Umwelteinflüssen. Die Stabilität der elektrischen Parameter und die Zuverlässigkeit des Endprodukts hängen von der Qualität der Montagevorgänge ab. Darüber hinaus beeinflusst die Wahl der Montagemethode die Gesamtkosten des Produkts.

Anbringen des Kristalls am Gehäuseboden

Die Hauptanforderungen für die Verbindung eines Halbleiterkristalls mit dem Gehäuseboden sind eine hohe Zuverlässigkeit der Verbindung, mechanische Festigkeit und in einigen Fällen hohes Niveau Wärmeübertragung vom Kristall zum Substrat. Der Verbindungsvorgang erfolgt durch Löten oder Kleben.

Die Montageklebstoffe lassen sich grob in zwei Kategorien einteilen: elektrisch leitend und dielektrisch. Klebstoffe bestehen aus Klebebindemittel und Füllstoff. Um die elektrische und thermische Leitfähigkeit sicherzustellen, wird dem Klebstoff meist Silber in Form von Pulver oder Flocken zugesetzt. Zur Herstellung wärmeleitender dielektrischer Klebstoffe werden Glas- oder Keramikpulver als Füllstoffe verwendet.

Das Löten erfolgt mit leitfähigen Glas- oder Metallloten.

Glaslote sind Materialien, die aus Metalloxiden bestehen. Sie haften gut auf einer Vielzahl von Keramiken, Oxiden, Halbleitermaterialien und Metallen und zeichnen sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit aus.

Das Löten mit Metallloten erfolgt mithilfe von Lötpads oder Pads einer bestimmten Form und Größe (Vorformen), die zwischen dem Kristall und dem Substrat platziert werden. In der Massenproduktion wird für die Montage von Chips spezielle Lotpaste verwendet.

Verbindungsstifte

Die Befestigung der Kristallleitungen am Gehäuseboden erfolgt mit Draht, Klebeband oder starren Leitungen in Form von Kugeln oder Balken.

Die Drahtmontage erfolgt durch Thermokompression, Elektrokontakt oder Ultraschallschweißen mit Gold-, Aluminium- oder Kupferdrähten/-bändern.

Die drahtlose Installation erfolgt in der Technologie „Inverted Crystal“ (Flip-Chip). Bei der Herstellung der Plattierung werden auf einem Chip starre Kontakte in Form von Lotstrahlen oder -kugeln gebildet.

Vor dem Auftragen des Lotes wird die Kristalloberfläche passiviert. Nach der Lithographie und dem Ätzen werden die Kontaktflächen des Kristalls zusätzlich metallisiert. Dieser Vorgang wird durchgeführt, um eine Barriereschicht zu erzeugen, Oxidation zu verhindern und die Benetzbarkeit und Haftung zu verbessern. Danach werden Schlussfolgerungen gezogen.

Lotstrahlen oder -kugeln werden durch elektrolytische oder Vakuumabscheidung, Füllen mit vorgefertigten Mikrokügelchen oder durch Siebdruck gebildet. Der Kristall mit den geformten Anschlüssen wird umgedreht und auf dem Substrat montiert.

Schutz des Kristalls vor Umwelteinflüssen

Die Eigenschaften eines Halbleiterbauelements werden maßgeblich durch den Zustand seiner Oberfläche bestimmt. Die äußere Umgebung hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualität der Oberfläche und damit auf die Stabilität der Geräteparameter. Dieser Effekt ändert sich während des Betriebs. Daher ist es sehr wichtig, die Oberfläche des Geräts zu schützen, um dessen Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu erhöhen.

Der Schutz eines Halbleiterkristalls vor dem Einfluss der äußeren Umgebung erfolgt in der letzten Phase der Montage von Mikroschaltungen und Halbleiterbauelementen.

Die Abdichtung kann mit Hilfe einer Hülle oder in unverpackter Ausführung erfolgen.

Die Gehäuseversiegelung erfolgt durch Anbringen des Gehäusedeckels an der Unterseite durch Löten oder Schweißen. Metall-, Metall-Glas- und Keramikgehäuse sorgen für eine vakuumdichte Abdichtung.

Der Deckel kann je nach Gehäusetyp mit Glasloten, Metallloten verlötet oder mit Leim verklebt werden. Jedes dieser Materialien hat seine eigenen Vorteile und wird je nach den zu lösenden Aufgaben ausgewählt.

Zum verpackungslosen Schutz von Halbleiterkristallen vor äußeren Einflüssen werden Kunststoffe und spezielle Vergussmassen verwendet, die nach der Polymerisation je nach Aufgabenstellung und verwendeten Materialien weich oder hart sein können.

Die moderne Industrie bietet zwei Möglichkeiten, Kristalle mit flüssigen Verbindungen zu gießen:

  1. Ausgießen mit mittelviskoser Masse (Glob-Top, Blob-Top)
  2. Erstellen eines Rahmens aus einer hochviskosen Masse und Gießen eines Kristalls mit einer niedrigviskosen Masse (Dam-and-Fill).

Der Hauptvorteil flüssiger Verbindungen gegenüber anderen Kristallversiegelungsmethoden ist die Flexibilität des Dosiersystems, die die Verwendung derselben Materialien und Geräte für verschiedene Arten und Größen von Kristallen ermöglicht.

Polymerklebstoffe werden durch die Art des Bindemittels und die Art des Füllstoffs unterschieden.

Verbindungsmaterial

Als Klebstoffe verwendete organische Polymere lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: Thermoplaste und Thermoplaste. Alle von ihnen sind organische Materialien, aber

unterscheiden sich erheblich in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften.

In Duroplasten werden Polymerketten beim Erhitzen irreversibel zu einer starren dreidimensionalen Netzwerkstruktur vernetzt. Durch die hierbei entstehenden Verklebungen lässt sich eine hohe Haftfähigkeit des Materials erzielen, allerdings ist die Wartbarkeit eingeschränkt.

Thermoplastische Polymere härten nicht aus. Sie behalten die Fähigkeit, beim Erhitzen weich zu werden und zu schmelzen, wodurch starke elastische Verbindungen entstehen. Diese Eigenschaft ermöglicht den Einsatz von Thermoplasten in Anwendungen, bei denen Wartbarkeit erforderlich ist. Die Klebefähigkeit von Thermoplasten ist zwar geringer als die von Thermoplasten, reicht aber in den meisten Fällen völlig aus.

Die dritte Art von Bindemittel ist eine Mischung aus Thermoplasten und thermoplastischen Kunststoffen, die sich verbinden

Vorteile von zwei Arten von Materialien. Ihre Polymerzusammensetzung ist ein durchdringendes Netzwerk aus thermoplastischen und thermoplastischen Strukturen, wodurch sie zur Herstellung hochfester reparierbarer Verbindungen bei relativ niedrigen Temperaturen (150 °C – 200 °C) verwendet werden können.

Jedes System hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Eine Einschränkung bei der Verwendung thermoplastischer Pasten ist die langsame Entfernung des Lösungsmittels während des Reflow-Prozesses. In der Vergangenheit erforderte das Verbinden von Bauteilen mit thermoplastischen Materialien den Prozess des Auftragens einer Paste (unter Beachtung der Ebenheit), des Trocknens, um das Lösungsmittel zu entfernen, und erst dann des Platzierens des Kristalls auf einem Substrat. Ein solcher Prozess verhinderte die Bildung von Hohlräumen im Klebematerial, erhöhte jedoch die Kosten und erschwerte den Einsatz dieser Technologie in der Massenproduktion.

Moderne thermoplastische Pasten haben die Fähigkeit, das Lösungsmittel sehr schnell zu verdampfen. Diese Eigenschaft ermöglicht es, sie mit Standardgeräten dosiert aufzutragen und den Kristall auf eine noch nicht getrocknete Paste zu platzieren. Darauf folgt ein schneller Erhitzungsschritt bei niedriger Temperatur, bei dem das Lösungsmittel entfernt wird und nach dem Aufschmelzen Klebeverbindungen entstehen.

Lange Zeit gab es Schwierigkeiten bei der Herstellung hochwärmeleitfähiger Klebstoffe auf Basis von Thermoplasten und Thermoplasten. Bei diesen Polymeren war eine Erhöhung des Anteils des wärmeleitenden Füllstoffs in der Paste nicht möglich, da für eine gute Haftung ein hoher Bindemittelanteil (60-75 %) erforderlich war. Zum Vergleich: Bei anorganischen Materialien könnte der Anteil des Bindemittels auf 15-20 % reduziert werden. Moderne Polymerklebstoffe (Diemat DM4130, DM4030, DM6030) haben diesen Nachteil nicht und der Anteil an wärmeleitendem Füllstoff erreicht 80-90 %.

Füllstoff

Bei der Herstellung eines thermisch elektrisch leitfähigen Klebstoffs spielen Art, Form, Größe und Menge des Füllstoffs eine große Rolle. Als Füllstoff wird Silber (Ag) als chemisch beständiges Material mit höchster Wärmeleitfähigkeit verwendet. Moderne Pasten enthalten

Silber in Form von Pulver (Mikrosphären) und Flocken (Flakes). Die genaue Zusammensetzung, Menge und Größe der Partikel wird von jedem Hersteller experimentell ausgewählt und bestimmt maßgeblich die wärmeleitenden, elektrisch leitenden und haftenden Eigenschaften der Materialien. Bei Aufgaben, bei denen ein Dielektrikum mit wärmeleitenden Eigenschaften erforderlich ist, wird Keramikpulver als Füllstoff verwendet.

Bei der Auswahl eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:

  • Thermische, elektrische Leitfähigkeit des verwendeten Klebers oder Lotes
  • Zulässige Montageprozesstemperaturen
  • Temperaturen nachfolgender technologischer Vorgänge
  • Mechanische Festigkeit der Verbindung
  • Automatisierung des Installationsprozesses
  • Wartbarkeit
  • Die Kosten für den Installationsvorgang

Darüber hinaus sollte man bei der Auswahl eines Klebstoffs für die Montage auf den Elastizitätsmodul des Polymers, die Fläche und den WAK-Unterschied der verbundenen Komponenten sowie die Dicke der Klebstofflinie achten. Je niedriger der Elastizitätsmodul (je weicher das Material), desto größer sind die Flächen der Komponenten und desto größer ist der WAK-Unterschied der verbundenen Komponenten und desto dünner ist die Klebelinie akzeptabel. Der hohe Wert des Elastizitätsmoduls begrenzt die Mindestdicke der Klebelinie und die Abmessungen der zu verbindenden Bauteile aufgrund der Möglichkeit hoher thermomechanischer Spannungen.

Bei der Entscheidung über den Einsatz von Polymerklebstoffen müssen einige technologische Merkmale dieser Materialien und der zu verbindenden Komponenten berücksichtigt werden, nämlich:

  • Kristall- (oder Komponenten-)Länge bestimmt die Belastung der Klebelinie nach dem Abkühlen des Systems. Beim Löten dehnen sich Chip und Substrat entsprechend ihrem CTE aus. Für große Kristalle sollten weiche Klebstoffe (mit niedrigem Modul) oder auf CTE abgestimmte Kristall-/Substratmaterialien verwendet werden. Wenn der CTE-Unterschied für eine gegebene Kristallgröße zu groß ist, kann die Bindung aufbrechen, was dazu führt, dass sich der Kristall vom Substrat ablöst. Für jede Pastenart gibt der Hersteller in der Regel Empfehlungen dazu maximale Abmessungen Kristall für bestimmte Werte der CTE-Differenz des Kristalls/Substrats;
  • Matrizenbreite (oder verbundene Komponenten) Bestimmt die Strecke, die das im Klebstoff enthaltene Lösungsmittel zurücklegt, bevor es die Klebstofflinie verlässt. Daher muss für die korrekte Entfernung des Lösungsmittels auch die Größe des Kristalls berücksichtigt werden;
  • Metallisierung des Kristalls und des Substrats (oder verbundener Komponenten) nicht benötigt. Im Allgemeinen weisen Polymerklebstoffe eine gute Haftung auf vielen nichtmetallisierten Oberflächen auf. Oberflächen müssen frei von organischen Verunreinigungen sein;
  • Dicke der Klebelinie. Bei allen Klebstoffen, die einen wärmeleitenden Füllstoff enthalten, gibt es eine Begrenzung der Mindestdicke der Klebstofflinie dx (siehe Abbildung). Eine zu dünne Fuge verfügt nicht über genügend Klebstoff, um die gesamte Spachtelmasse abzudecken und eine Verbindung mit den zu verbindenden Oberflächen herzustellen. Darüber hinaus kann bei Materialien mit hohem Elastizitätsmodul die Nahtdicke durch unterschiedliche WAK der zu verbindenden Materialien begrenzt sein. Typischerweise beträgt die empfohlene Mindestfugendicke für Klebstoffe mit niedrigem Modul 20–50 µm, für Klebstoffe mit hohem Modul 50–100 µm;

  • Lebensdauer des Klebers vor dem Einbau des Bauteils. Nach dem Auftragen des Klebers beginnt das Lösungsmittel aus der Paste allmählich zu verdunsten. Wenn der Kleber trocknet, erfolgt keine Benetzung und Verklebung der zu verbindenden Materialien. Bei kleinen Bauteilen, bei denen das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen des aufgetragenen Klebstoffs hoch ist, verdunstet das Lösungsmittel schnell und die Zeit nach dem Auftragen bis zur Montage des Bauteils muss minimiert werden. In der Regel variiert die Lebensdauer vor dem Einbau eines Bauteils bei verschiedenen Klebstoffen zwischen einigen zehn Minuten und mehreren Stunden;
  • Lebensdauer bis zur thermischen Aushärtung des Klebstoffs wird vom Moment des Einbaus der Komponente bis zum Einlegen des gesamten Systems in den Ofen gemessen. Bei längerer Verzögerung kann es zu Delamination und Ausbreitung des Klebers kommen, was sich negativ auf die Haftung und Wärmeleitfähigkeit des Materials auswirkt. Je kleiner das Bauteil ist und je mehr Kleber aufgetragen wird, desto schneller kann es trocknen. Die Topfzeit vor der thermischen Aushärtung des Klebstoffs kann zwischen einigen zehn Minuten und mehreren Stunden variieren.

Auswahl an Drähten und Bändern

Die Zuverlässigkeit einer Draht-/Bandverbindung hängt in hohem Maße von der richtigen Wahl des Drahtes/Bandes ab. Die Hauptfaktoren, die die Bedingungen für die Verwendung eines bestimmten Drahttyps bestimmen, sind:

Art der Schale. Für versiegelte Gehäuse wird ausschließlich Aluminium oder Aluminium verwendet Kupferkabel, da Gold und Aluminium bei hohen Versiegelungstemperaturen spröde intermetallische Verbindungen bilden. Für nicht unter Druck stehende Gehäuse wird jedoch nur Golddraht/-band verwendet gegebener Typ Das Gehäuse bietet keine vollständige Isolierung gegen Feuchtigkeit, was zur Korrosion von Aluminium- und Kupferdrähten führt.

Draht-/Bandabmessungen(Durchmesser, Breite, Dicke) Für Schaltkreise mit kleinen Pads sind dünnere Leiter erforderlich. Andererseits gilt: Je höher der durch die Verbindung fließende Strom ist, desto größer muss der Querschnitt der Leiter vorgesehen werden.

Zugfestigkeit. Drähte/Bänder sind in den Folgephasen und während des Betriebs äußeren mechanischen Belastungen ausgesetzt. Je höher die Zugfestigkeit, desto besser.

Relative Erweiterung. Wichtiges Merkmal bei der Auswahl eines Drahtes. Zu hohe Dehnungswerte erschweren die Kontrolle der Schlaufenbildung beim Herstellen einer Drahtverbindung.

Wahl der Kristallschutzmethode

Die Chipversiegelung kann über ein Gehäuse oder in gehäuseloser Bauweise erfolgen.

Bei der Auswahl der Technologie und der Materialien, die in der Versiegelungsphase verwendet werden sollen, sollten folgende Faktoren berücksichtigt werden:

  • Erforderliche Dichtheit des Gehäuses
  • Zulässige Siegelprozesstemperaturen
  • Chip-Betriebstemperaturen
  • Das Vorhandensein einer Metallisierung der zu verbindenden Oberflächen
  • Möglichkeit zur Verwendung von Flussmitteln und spezieller Montageatmosphäre
  • Automatisierung des Siegelprozesses
  • Die Kosten für den Versiegelungsvorgang

Der Artikel gibt einen Überblick über die Technologien und Materialien, die zur Bildung von Bumps auf Halbleiterwafern bei der Herstellung von Mikroschaltungen verwendet werden.