Шпаргалки по "Микроэлектронике"

Второй способ основан  на химических реакциях между материалами  в результате нагрева, плазменного  обогащения, или воздействия света. Для практического использования кристалл-подложку необходимо поместить в корпус и подсоединить к внешним выводам. Корпус предохраняет ИМС от воздействия внешней среды (механическое, химическое, радиация). Кристалл закрепляют на держателе с помощью специального клея к алюминиевому слою и к внешним выводам . С помощью ультразвуковой сварки и термокомпрессии прикрепляются золотые или алюминиевые проволочки, проводят герметизацию корпуса, используя пайку припоем или электро-лучевую сварку.

 

18. Герметизация ИМС

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  (бал-

лона), 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.

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 сплавлением золота с кремнием или обычной пайкой. Металлическую ленту изготовляют из ковара, меди, молибдена, стали, никеля.

 

19. Тестирование ИМС

Тестирование ИМС представляет  собой  экспериментальное  определение  количественных  и качественных показателей свойств как результата воздействия на  него при его функционировании, а также при моделировании объекта. Цели  К  основным целям тестирования можно отнести:

       а)  выбор оптимальных конструктивно-технологических  решений изделий;

       б)  доводку имс до необходимого  уровня качества;

       в)  объективную оценку качества  имс при их постановке на

производство и в  процессе производства;

       г)  гарантирование качества изделий  при международном товарообмене.

       Тестирование  служит эффективным средством  повышения  качества,  так  как позволяет выявить:

       а)  недостатки конструкции и технологии  изготовления, приводящие к срыву  выполнения заданных функций  в условиях эксплуатации;

       б)  отклонения от выбранной конструкции  или принятой технологии;

       в)  скрытые дефекты материалов или элементов конструкции, не

поддающиеся обнаружению  существующими методами технического контроля;

       г)  резервы повышения качества и  надежности разрабатываемого

конструктивно-технологического варианта изделия.

       По  результатам  испытаний   изделий   в   производстве   разработчик устанавливает причины снижения качества.

 

Помимо испытаний, проводимых изготовителем,  ИМС могут  подвергаться проверке при входном контроле у  потребителя. При входном контроле не  должны

проводиться  термоудары,  термоциклы,  длительная   вибрация,   механические

удары, многократные проверки изделий испытательным напряжением.  Недопустимы проверки изделий в  режимах, отличающихся от  указанных  в  тех условиях.  Используемая при  входном  контроле  измерительная,  испытательная  аппаратура  и  стенды должны  соответствовать  требованиям  на  аналогичную  аппаратуру  и  стенды

поставщика.

 

Испытания на надежность

Надежность    любой  ИМС характеризуется    безотказностью,

долговечностью и сохраняемостью.

       Под безотказностью понимают  свойство  изделия непрерывно  сохранять работоспособное состояние в течение заданного времени в   определенных режимах и условиях эксплуатации.  С течением  времени происходят  износ и старение, вызывающие отказы.

       Долговечность  имс характеризуется его наработкой  до отказа,  т.е. продолжительностью  работы имс от начала его  эксплуатации (испытаний)  до

возникновения первого  отказа.

       Сохраняемость   –  свойство  объекта  сохранять   значения  показателей

безотказности и долговечности.

       При   планировании  испытаний  на  надежность  необходимо   однозначно

определить такие данные, как время испытаний,  объем  выборки  и  приемочное число. Совокупность этих данных составляет план контроля,  для  формирования которого пользуются, как правило специальными таблицами и графиками.

 

20. Технология производства резисторов пленочных ИМС.

Для создания резисторов на подложку наносят резистивные  пленки. Если сопротивление резистора  не должно быть очень большим, то пленка делается из сплава высокого сопротивления (из хрома). Для резисторов высокого сопротивления применяется смесь металла с керамикой.

На концах резистивной  пленки делаются выводы в виде металлических  пленок, которые выполняют роль контактов  и соединительных устройств резисторов с другими элементами схемы.

Сопротивление пленочного резистора зависит от толщины  и ширины пленки, её длины и материала. Для увеличения сопротивления делают пленочные резисторы зигзагообразной  формы. Для создания контактных площадок наравне с традиционными металлами может использоваться и медь.Удельное сопротивление пленочных резисторов выражается в особых единицах Омах на квадрат (Ом/).

Тонкопленочные резисторы  по точности и стабильности лучше  толстопленочных, однако производство их сложнее и дороже. У тонкопленочных резисторов удельное сопротивление может быть от 10 до 300 Ом/ и номиналы от 10 до Ом. Точность изготовления ~ , а с подгонкой ~ .

Толстопленочные резисторы имеют номиналы в пределах Ом со значениями удельного сопротивления Ом/.однако они имеют низкую точность изготовления ~ без подгонки, и с подгонкой ~ .

21. Технология производства конденсаторов пленочных ИМС.

Пленочные конденсаторы чаще всего делаются только с двумя  обкладками. Одна из них наносится  на подложку и продолжается в виде соединительной линии. Затем на неё наносится диэлектрическая пленка, а сверху вторая обкладка.

В зависимости от толщины  диэлектрика различают тонко- и  толстопленочные конденсаторы. Диэлектриком служат оксиды кремния, алюминия или  титана. Удельная емкость может достигать  несколько тысяч пикофарад на кв. миллиметр. Точность изготовления ~ .

 

22. Технология производства индуктивностей пленочных ИМС.

Пленочные катушки делаются в виде плоских спиралей, чаще всего  прямоугольной формы. Ширина проводящих полосок и зазоров между ними обычно составляет несколько десятков мкм. Обычно получают удельную индуктивность ~ 10-25 нГн/мм^2 с номинальным значением несколько микро генри. Для увеличения индуктивности на катушку наносят ферромагнитную пленку, которая выполняет роль сердечника.

При создании вывода от внутреннего  конца пленочной катушки на соответственное  место наносят диэлектрическую  пленку, а затем поверх этой пленки наносят металлическую пленку - вывод.

23-24. Методы подгонки резисторов (конденсаторов) пленочных ИМС.

Подгонка состоит в  том, что в начале пленку делают несколько  толще, что дает уменьшенные значения сопротивлений, затем уменьшают  толщину пленок тем или иным способом (лазерный луч, струя абразива и др.)

 

25.Навесные элементы гибридных ИМС

Навесными элементами наз. миниатюрные, обычно безкорпусные диоды и транзисторы, представляющие собой самостоятельные элементы, которые приклеиваються в сответств. местах к подложке и соединяються тонкими проводниками с пленочными элементами схемы.

   Иногда в гибридных ИМС навесными элементами могут быть и пассивные элементы: миниатюрные конденсаторы, катушки инд. с такими параметрами, которые невозможно осуществить с пом. тонкопл-й. Это могут быть и миниатюр. трансф-ры. В некоторых случаях в гибридных ИМС навесными явл. целые п.п. ИС

Проводники от навесных элементов чаще всего соединяються  с др. элементами с пом. мет. термокомпресии (провод при высокой темп. прижим. под большим давлением).

   Порядок изготовл. гибр. ИС следующий: обрабат. подл., после чего наносят резистивные пленки; далее ниже обкладки конденсаторов, катушек инд., соединительные линии; после чего диэлектр. пл.; а затем снова металлические, которые служат верхними обкладками конд-в и соед-ми лин-ми.

Навеш-ся дискретные Эл-ты и их выводы соедин. с соотв. точками схемы. Сх. помещаеться в корпус и присоед. к контактам курпуса. Происх. испытание сх., далее корпус герметизируеться и маркируеться.

 

26. Достоинства и недостатки толстопленочных гибридных ИМС

Степень интеграции гибридных  ИС, изготавливаемых по

тонкопленочной технологии, выше по сравнению с толстопленочными. В то же

время стоимость гибридных  ИС, изготовляемых по толстопленочной

технологии, низкая. Толстопленочную  технологию целесообразно применять

при разработке ИС, работа которых сопровождается большим выделением

теплоты. Для организации  их производства требуются меньшие  капитальные

затраты (проще оборудование, менее жесткие требования к производственным

помещениям). Толстопленочная  технология также позволяет формировать

элементы с различным значением параметров. Однако точность и

воспроизводимость значений параметров низкие. Вид технологии определяет

материал и размер платы. Кроме того, толстопленочные  ИС обладают большей

механической прочностью, имеют лучшую коррозионную и тепловую

устойчивость,    повышенную     перегрузочную     способность   элементов.

Тонкопленочные ИС отличаются тем, что без подгонки можно получать более

узкие допуски на номиналы элементов (резисторов и конденсаторов),

достигается более высокая  плотность размещения элементов на подложке. Они

обладают меньшими высокочастотными потерями и имеют более высокую

радиационную стойкость (за счет использования меньшей номенклатуры

химических элементов  с большей атомной массой).

     В аналоговых  системах повышенной сложности, где требуется высокая

стабильность резисторов, предпочтительнее использовать тонкопленочные

гибридные ИС, которое  требует значительного производства, также

определяют выбор типа пленок. Если требуется небольшое  количество изделий,

то нецелесообразно  создавать производство тонкопленочных ИС, которое

требует значительно  больших затрат, и предпочтение следует  отдать

толстопленочной технологии.

 

 

 

28. Виды трафаретов в толстопленочных гибридных ИМС.

При бесконтактном спос. трафарет находиться над подложкой  с зазором 0,4-1мм. Конструкция такого трафарета – провол. сетка из нерж. стали, а ниже – маскирующее покрытие светочувств. материала.

При контактном методе трафарет изготавл. из берилловой бронзы толщиной 0,05мм с никилиевым покрытием диаметром 10-13мкм (фольговой биметаллический трафарет). ФТ обспеч. разреш. до 70мкм. Допускают не менее 1000 циклов печати до износа и примен. при повыш. требов. к четкости рисунка. Сетчатые трафареты имеют мин. разрешение до 150мкм и стойкостью до 400-2000циклов печати. Важной хар-й трафаретов явл. размер ячеек сетки. В толстоплен. технологии используют сетки с размером зерна: 0,04мм, 0,056мм, 0,08мм, 0,14мм.