Материал: Сборочные операции и их контроль в микроэлектронике. Балашов Ю.С., Зенин В.В

В последнее время для изготовления гибридных БИС и микросборок применяют гибкие подложки из полимерных материалов, например, полиамидных пленок толщиной 40 – 50 мкм. Для этих пленок возможна двусторонняя обработка и вакуумное нанесение металлических пленок для создания двухслойной разводки, а также фототравление отверстий для создания металлизированных переходов между слоями.

Основные трудности при разработке печатных плат на металлических основаниях связаны с формированием на поверхности металлов диэлектрического разделительного слоя, обеспечивающего надежную

12

электроизоляцию токопроводящего рисунка схемы от металлической основы при достаточно высокой теплопроводности. Диэлектрические покрытия могут быть полимерные, оксидные или комбинированные.

На алюминиевых основаниях электроизоляционное анодирование проводится в растворе на основе щавелевой кислоты (50 г/л) в гальваностатическом режиме при 20 – 25 °С с последующим кипячением в дистиллированной воде в течение 30 мин. Анодные оксидные пленки на алюминии характеризуются достаточно высокими электроизоляционными свойствами, их теплопроводность на порядок выше теплопроводности органических полимерных материалов. Анодные оксидные покрытия отличаются также высокой равномерностью даже на сложно профилированных изделиях. В то же время данные оксидные покрытия склонны к растрескиванию при нагревании из-за большого различия температурных коэффициентов расширения алюминиевого основания и оксида и низкой эластичности последнего, что не позволяет удовлетворить высокие требования к электроизоляционным свойствам покрытия (напряжение пробоя более

2кВ).

Впроцессе сборки интегральных микросхем, БИС и микросборок выполняют большое количество электрических соединений: контактных площадок кристалла с выводами корпуса (ИС, БИС); выводов кристалла и компонентов с

13

внутренними контактными площадками платы (гибридные ИС (БИС)); периферийных контактных площадок платы с выводами корпуса (микросборки).

Для данных операций применяют проволочный или беспроволочный монтаж. Применение микронной алюминиевой проволоки, наряду с экономией золота, позволяет выпускать особо надежные полупроводниковые приборы и ИС. В табл. 1.3 приведены основные параметры алюминиевой проволоки.

Для сборки ГИС используются также лудящие пасты, представляющие собой смесь припойного порошка и флюс – связки. Использование паст позволяет автоматизировать процесс монтажа навесных компонентов на плату, что обеспечивает высокую производительность сборки в целом.

Лудящая паста применительно к автоматизированной сборке толстопленочных ГИС должна удовлетворять следующим требованиям: сохранять постоянное значение вязкости в процессе нанесения; отвечать условиям трафаретной печати; обеспечивать высокую прочность соединяемых элементов; не быть коррозионно-активной; не вызывать повреждений соединяемых элементов во время пайки и после нее; быть недорогой. Как показали исследования, наилучшими технологическими свойствами обладает лудящая паста на основе канифольсодержащего флюса

иприпоя ПОС61 с размером частиц 40 – 60 мкм.

1.2.Термины и определения в производстве ИС

Интегральная схема (ИС) представляет собой совокупность электрически связанных и конструктивно неотделимых микроэлементов, непосредственно формируемых в процессе изготовления схемы на поверхности или в объеме общего основания. Полупроводниковые ИС являются одним из наиболее удобных типов ИС с точки зрения их применения, т. к. они являются наиболее надежными и самыми дешевыми из всех интегральных структур.

Таблица 1.3 Микронная алюминиевая проволока

К недостаткам полупроводниковых ИС относится ограничение параметров пассивных элементов. Кроме того, пассивные элементы этих устройств имеют сравнительно большой коэффициент напряжения и температурный коэффициент, а также большое число паразитных связей между элементами.

Важной конструктивно-технологической характеристикой ИС является степень интеграции

K = lg·N,

где N – количество элементов, объединенных общей подложкой.

Увеличение степени интеграции ИС дает возможность повышать качественные показатели и надежность МЭА за счет сокращения числа паяных и сварных соединений. Уменьшение объема монтажносборочных работ приводит также к снижению стоимости МЭА.

Последнее десятилетие характеризуется использование СБИС шестой степени интеграции (К = 6·105 < N 106). Выпускаются БИС и СБИС, выполняющие

15

по заданной программе определенные функции (например, ввод и вывод информации, ее хранение и др.) и являющиеся основой микро-ЭВМ. Такие БИС и СБИС называют микропроцессорами.

По функциональному признаку микросхемы разделяются на два класса: цифровые и аналоговые. Цифровые микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. Аналоговые микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Частным случаем аналоговых микросхем являются микросхемы с линейной характеристикой, так называемые линейные микросхемы.

Аналоговые и цифровые схемы подвергаются длительным испытаниям при повышенных температурах (например, в течение 1000 ч при 150 °С без нагрузки). Испытания на время наработки на отказ обычно проводятся при 125 ºС в течение 1000 ч при 50 %-ной нагрузке. Для аналоговых схем это означает включение и выключение Uкк с частотой от 1 до 100 кГц, а для цифровых схем – периодическую подачу на вход "0" и "1" с частотой от 1 до 100 кГц. При необходимости проводят испытания в условиях повышенной влажности в камере при 30 – 60 ºС и относительной влажности 90 – 98 %. Эти испытания длятся в течение 1000 ч в режиме 50 %-ной циклической нагрузки.

16