Безкорпусная герметизация полупроводниковых приборов
Информация - Разное
Другие материалы по предмету Разное
бескорпусную герметизацию.
При герметизации , а так же эксплуатации в корпуса может попасть некоторое количество влаги, присутствие которой, как уже отмечалось , вызывается со временем изменения их параметров, обусловленные адсорбцией и десорбцией молекул воды поверхностью полупроводника при колебаниях температуры окружающей среду. Чтобы уменьшить влияние переменной влажности на параметры полупроводниковых приборов, в корпуса вводят влогопоглотители цеолиты, адсорбированные осушители (силикагель, активированный оксид алюминия, пористые стёкла и др.) и реактивные поглотители влаги ( щелочные металлы и их гидриды, полугидратированный сульфат кальция, оксид бария и др.
Цеолиты кристаллические алюмонесиликаты натрия или кальция имеют кристаллическую решётку с узкими каналами (диаметром около 0,001 мкм), обладающими высокой сорбционной ёмкостью и способными адсорбировать большие количества веществ при их малых концентрациях в газовых смесях. Расположение на стенках каналов атомы Na+ или Са+ играют роль ионообменных катионов и образуют электростатические поля, обеспечивающие высокое сродство цеолитов с полярными (электрически несимметрическими) молекулами, особенно с молекулами воды. Цеолиты позволяют осушить газ до точки росы 70С и активно поглощают влагу вплоть до 200С. Цеолиты применяются в виде кристаллического порошка, а так же таблеток или шаров различных размеров в смеси с добавками глины. (1520%).
Адсорбционные осушители пористые вещества с сильно развитой поверхностью. Сорбционная емкость их значительно ниже сорбционной ёмкости цеолитов и при повышении температуры резко уменьшается . Недостаток адсорбционных осушителей является зависимость обеспечиваемой ими относительной влажности от количества влаги, содержащейся в корпусе полупроводникового прибора, и температуры окружающей среды.
Реактивные поглотители влаги, обеспечивающие постоянную относительную влажность в корпусе полупроводникового прибора, это химические вещества, способные необратимо поглощать влагу. В качестве реактивных влагопоглотителей применяют тонкоизмельчённые щелочные металлы. Мелкие частицы, получаемые растворением щелочного металла в полуметилсилоксане или неполярных органических растворителях , наносят, погружая прибор в раствор непосредственно перед герметизацией.
Постоянную относительную влажность (ниже 1%) обеспечивает применение в качестве влагопоглотителя безводного сульфата кальция в смеси с полугидратированным сульфатом кальция. Так как две кристаллические фазы находятся в замкнутом объёме, при определённой температуре устанавливается равновесие между полугидратом сульфата кальция, с одной стороны, и безводным сульфатом кальция м парами воды с другой стороны. Равновесие, а следовательно, и содержание влаги в газовой фазе остаётся постоянным независимо от общего содержания в корпусе прибора. Тоглько после того как безводная фаза полностью исчезнет (превратится в гидратированную), добавление влаги резко повышает относительную важность.
Эффективное влагопоглощение (постоянную относительную влажность 0,2%) обеспечивает также смесь окиси бария с полугидратом сульфата кальция. На рис 65 приведены зависимости относительной влажности, обеспечиваемой реактивными и адсорбционными влагопоглотителями, от количества воды в корпусе прибора (кривые построены для замкнутого объёма 1 см3, в котором имеется 100 мг влагопоглотителя). Относительная влажность в объёме в состоянии установившегося равновесия зависит от типа влагопоглотителя и количества воды.
Использование химических влагопоглотителей при герметизации полупроводниковых приборов и микросхем повышает стабильность их эксплуатационных характеристик и улучшает параметры.
Наряду с защитой полупроводниковых приборов и микросхем помещением их в корпус применяют герметизацию полимерными оболочками. Разработка эффективных способов пассивации поверхности полупроводников плёнками неорганических диэлектриков (оксидов, нитридов, легкоплавких стёкол и др.), а так же различных полимерных компаундов и пресс порошков, обладающих высокими защитными свойствами, позволила широко использовать этот метод в производстве полупроводниковых приборов и микросхем.
Герметизация приборов и микросхем полимерными оболочками требует гораздо меньших (в 2-4 раза) затрат, чем помещение их в металлические, стеклянные и металлокерамические, металлостеклянные и другие корпуса, и обеспечивает высокую механическую прочность и большую стойкость к вибрациям и ударам. Кроме того, использование полимерных оболочек позволяет получать полупроводниковые приборы с малым отношением объёма прибора к объёму его активной части.
Для герметизации полупроводниковых приборов и микросхем используют полимерные материалы на основе эпоксидных, кремнийорганических и полиэфирных смол, которые должны:
- быть механически прочными, выдержать определённые ударные нагрузки, вибрацию и ускорение, а так же обладать термостойкостью в диапазоне от 60 до +150 С;
- обладать высокими диэлектрическими свойствами (малыми диэлектрическими потерями, высокими удельным сопротивлением и электрической прочностью);
- быть химически стойкими к воздействию различных химических реактивов, применяемых при сборке приборов;
- не содержать примесей, ухудшающих параметры приборов;
- лег