Проектирование бескорпусных микросхем на гибких полиимидных носителях
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
p>
Технологический процесс (ТП) сборки предусматривает следующие основные операции:
1)разделение пластин на кристаллы;
2)установку кристалла на гибком носителе.
3)ТП монтажа включает следующие основные операции:
4)присоединение выводов;
5)защиту поверхности кристалла;
)измерение параметров ИМС и электротермотренировку.
7)присоединение выводов к контактным площадкам кристаллов (наиболее трудоемкая и ответственная операция ТП монтажа). Она может быть выполнена с помощью различного оборудования.
Конструкция бескорпусной БИС, полученной с использованием гибких проволочных выводов и полиимидного носителя с алюминиевыми выводами, показана на рисунке 8.
Рисунок 8 Конструкция бескорпусной БИС, полученной с использованием гибких провочных выводов и полиимидного носителя с алюминиевыми выводами: 1 - полиимидных носитель; 2 - ситалловая плата; 2 - кристалл; 4 - проволочные выводы, соединяющие КП кристалла с ситалловой платой; 5 - проволочные выводы, соединяющие КП ситалловой платы и полиимидного носителя; 6 - соединение проволочных выводов с КП с помощью УЗ сварки; 7 - соединение проволочных выводов с КП пайкой
Бескорпусная защита ИМС, смонтированных на полиимидных носителях
Современная технология изготовления ИМС предусматривает обычно защиту поверхности полупроводникового кристалла тонкими неорганическими пленками Si02, Si3N4, A1203, легкоплавких стекол, основное назначение которых заключается в стабилизации состояния поверхности. В ряде случаев они не являются достаточно надежной защитой от воздействия окружающей среды (паров воды, агрессивных газов), внешних загрязнений, механических воздействий, не способны обеспечить укрепление конструкции и электрических выводов ИМС [5, 6].
Для бескорпусных ИМС период от сборки и монтажа ИМС до установки их в блок МЭА и герметизации в составе блока довольно продолжителен. При эксплуатации в герметичном объеме блока МЭА ИМС испытывают воздействие знакопеременных температур, механических ускорений и вибрации, подвергаются влиянию паров воды, других компонентов парогазовой среды и т.д. Поэтому, помимо защиты тонкими пленками неорганических материалов, для бескорпусных ИМС применяют защиту органическими полимерными материалами, к которым предъявляется целый комплекс требований по физико-механическим и электрофизическим свойствам.
Защитные полимерные материалы должны обладать следующими свойствами:
1)иметь высокую адгезию к материалам конструкции, достаточно высокую прочность, малые внутренние напряжения для надежного укрепления конструкции и электрических выводов бескорпусных ИМС;
2)иметь минимальную усадку при отверждении, сохранять в диапазоне рабочих температур достаточную эластичность, иметь близкие с материалом конструкции значения ТКР;
)иметь высокое удельное объемное электрическое сопротивление, минимальную поляризуемость, чтобы не влиять на перераспределение зарядов в подзатворном диэлектрике;
)быть коррозионно пассивными по отношению к металлам и сплавам электрических межсоединений и выводов ИМС, иметь минимальное количество ионогенных примесей, которые могут интенсифицировать процессы коррозии, привести к термополевой нестабильности параметров ИМС и другим отрицательным последствиям;
)быть гидрофобными, обеспечивать стабильность поверхностного состояния полупроводника и электрических параметров ИМС в условиях повышенной влажности и необходимое время влагозащиты;
6)быть термо- и радиационно устойчивыми, иметь незначительное газовыделение при повышенных температурах;
7)легко наноситься на поверхности изделия и отверждаться за сравнительно короткий срок.
Потеря работоспособности ИМС в бескорпусном исполнении, защищенных органическими полимерными материалами или герметизированных в монолитные корпуса, вызывается поглощением герметизирующим полимерным материалом влаги и увлажнением поверхности ИМС. Отказ ИМС наступает при достижении критической концентрации, соответствующей критическому давлению паров воды. Время, в течение которого на поверхности ИМС достигается критическая концентрация влаги, определяют из выражения:
где Ркр - критическое давление паров воды, приводящее к отказу; Р0 -парциальное давление паров воды окружающей среды; d - толщина герметизирующей оболочки; D - коэффициент диффузии молекул воды в герметизирующей оболочке, м /с.
Для защиты полупроводниковых приборов и ИМС используется достаточно широкая номенклатура органических полимерных материалов. Наибольшее распространение получили кремнийорганические защитные компаунды, эпоксидные и полиимидные композиции.
Для защиты поверхности кристаллов БИС, собранных на гибкой полиимидной плате с алюминиевой металлизацией, нашел применение полиимидный лак АД-9103. После нанесения лака на поверхность кристаллов проводят его имидизацию - термическую циклизацию. При этом происходит удаление растворителя и влаги из покрытия.
Технологические процессы сборки и монтажа бескорпусных ИМС включают следующие основные операции для создания защитных покрытий на кристаллах:
1)сушку изделий (смонтированных на ПН кристаллов) перед нанесением покрытия;
2)нанесение защитного покрытия из полимерного материала;
3)сушку (термообработку) защитного покрытия;
)контроль внешнего вида ИМС после сушки.
Технология обеспечивает качество и надежность изготавл