СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ ПЕРЕД ГЕРМЕТИЗАЦИЕЙ
Патент Российской Федерации
Номер патента: | 2036538 |
Класс(ы) патента: | H01L23/00 |
Номер заявки: | 4845306/10 |
Дата подачи заявки: | 02.07.1990 |
Дата публикации: | 27.05.1995 |
Заявитель(и): | Александровский завод им.50-летия Октября; Институт высокомолекулярных соединений АН СССР |
Автор(ы): | ; ; ; ; |
Патентообладатель(и): |
Описание изобретения:
Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления полупроводниковых приборов, к защите поверхности кристалла с p-n-переходами и активными элементами от воздействия окружающей среды.
Известны различные способы изготовления полупроводниковых приборов (Черняев производства интегральных схем. М. Энергия, 1977, с. 359-362; нтегральные схемы. Материалы, приборы, изготовления. М. Мир, 1985, с. 397-401).
Способ изготовления полупроводниковых приборов, например К1109КТ21, включает изготовление полупроводниковых кристаллов, монтаж кристаллов в корпус, а именно: посадка полупроводниковых кристаллов на выводную рамку, ее термообработка, термокомпрессия выводов, нанесение защитного покрытия СИЭЛ 159-167 ТУ6-02-1197-80 с последующим его отверждением, герметизация приборов, вырубка и гибка выводов.
Способ изготовления полупроводникового прибора, например КР1015ХК2, включает изготовление полупроводниковых кристаллов, монтаж кристаллов в корпусе, а именно: посадку кристаллов на выводную рамку, ее термообработку, термокомпрессию выводов, нанесение гидридосодержащего кремнийорганического компаунда ГК ТУ11-82 НУО.028.021ТУ.
Недостатками указанных способов изготовления полупроводниковых приборов являются невысокая адгезия защитных покрытий к металлам, которые используются для создания металлических контактов, к стеклам, нестойкость к ряду кислотных соединений и неудовлетворительная влагостойкость (Курносов для полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М. Высшая школа, 1980, с. 170-174).
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ изготовления полупроводниковых приборов (И.63.088.081 ТУ-78 г. Шауляй, Литва Микросхемы бескорпусные серии ИС-700), в котором используется лак АД-9103 в качестве защитного покрытия кристалла после разварки выводов.
Недостатками способа являются, во-первых, невысокая адгезия электроизоляционного лака АД-9103 к металлам, в том числе и алюминию, который используется зачастую в качестве проволочных выводов к полупроводниковым кристаллам, и к окислам; во-вторых, защитная пленка электроизоляционного лака АД-9103 не обеспечивает требуемой герметичности относительно влаги как при комнатной температуре, так и при повышенной температуре; в-третьих, низкая кислотостойкость и низкая стойкость к воздействию агрессивных сред, в том числе глицериновых и кислотных флюсов, с помощью которых производится очистка поверхности выводов приборов в пластмассовых корпусах.
Целью изобретения является повышение выхода целевых изделий.
Для этого в качестве защитного покрытия кристаллов полупроводниковых приборов используют компаунд на основе смеси роливсана МВ-1 и толуола в массовом соотношении 1:(8-15), необходимом для достижения требуемой вязкости компаунда, с последующим отверждением при 120-250оС в течение 5-7 ч.
Роливсан МВ-1 представляет собой мономерно-олигомерную композицию, получаемую химическим путем по ТУ-6-14-24-143-85 и имеющую следующий состав, мас.
1. Бис-(4-винилфениловый) эфир 5-45
2. Метакриловый эфир
4-винил-4-(1-оксиэтил)дифенилоксида 27-35
3. Диметакриловый эфир
бис-4-(1-оксиэтил) фенилового эфира 15-40
4. Олигоэфиры общей формулы 5-30
XAr-CH 
A CH
Ar,
где X - CH=CH2 или CH2= 
COO
-,
Ar=n-PhOPh; n=0-3
Отверждение компаунда происходит с помощью полимеризационно-полициклоконденсационного метода, когда имеет место трехмерная совместная полимеризация ненасыщенных компонентов системы. В процессе отверждения при 120-250оС выделяется 4-6% летучих продуктов (в основном, воды и метакриловой кислоты). Применение в способе компаунда на основе роливсана обеспечивает возможность использования полупроводниковых приборов в широком диапазоне температур.
Параметры отвержденного компаунда, характеризующие его высокие термические свойства:
плотность d=1150-1170 кг/м3,
показатель преломления nр=1,590-1,595,
разрушающие напряжения при растяжении:
при Т=20оС σp20=50-70 МПа,
при Т=250оС σp250=40-50 МПа,
при Т=350оС σp350=10-20 МПа,
модуль упругости Ер
при растяжении при Т=20оС Еp20=1500-21500 МПа;
при Т=250оС Еp250=1400-1600 МПа,
относительное удлинение при разрыве εр:
при Т=20оС εp20=3-4%
при Т=250оС εp250=4-5%
при Т=350оС εp350=6-8%
теплостойкость 400 ± 30оС,
температура потери 5% массы 390±10оС,
температура потери 10% массы 425±5оС.
На фиг. 1 и 2 изображен внешний вид выводной рамки с тремя кристаллами полупроводниковых приборов после операций напайки и разварки выводов эмиттер база, где
1 выводная рамка, 2 и 3 кристаллы полупроводникового прибора, 4 проволочные выводы, 5 защитное покрытие.
В качестве примера было взято изготовление транзисторных сборок (см. фиг. 1), состоящих из трех полупроводниковых кристаллов, по следующему маршруту:
посадка кристаллов методом эвтектики на флажки выводной рамки из ковра с позолоченными выводами; термообработка при Т=300оС; термокомпрессия выводов; нанесение защитного покрытия; отверждение защитного покрытия; герметизация приборов при Т=175оС эпоксидной формующей пластмассой;
вырубка приборов и гибка выводов; снятие окалины; обслуживание выводов при Т=265±15оС; термоциклирование при Т=-60оС-+85оС, 10 циклов; измерение электропараметров (I); электротоковая тренировка (ЭТТ); измерение электропараметров (II); маркировка; измерение электропараметров (III).
Для нанесения защитного покрытия был приготовлен компаунд в соотношениях, мас. роливсан 8-15; ароматические раствориОтверждение проведено в диапазоне температур от 120 до 220оС со средней скоростью подъема температуры 15-20оС/ч. В диапазоне температур от 180 до 220оС применялась вакуумная сушка (при давлении Р=0,8-1,0 кгс/см2).
Для проверки кислотостойкости отвержденного компаунда, нанесенного в качестве защитного покрытия, проведены испытания на воздействие трех агрессивных сред.
Среда А представляет собой раствор, состоящий из 1 г KI, 10 г уротропина и 1 л HCl.
Среда Б представляет собой флюс, состоящий из 38% глицерина, 59% этиленгликоля и 31% HCl.
Среда В представляет собой флюс, состоящий из 490 г цинка хлористого "Ч", 120 г хлористого аммония, 200 мл глицерина, 400 мл деионизованной воды.
Методика обмывки приборов после воздействия трех агрессивных сред.
Среда А промывка в деионизованной воде, обезжиривание в ацетоне, сушка при 100оС.
Среда Б и В промывка в горячей проточной воде при 65 ± 5оС, кипячение в течение 10 мин, обезжиривание в изопропиловом спирте, сушка при 100оС.
Методика обмывки приборов после лужения выводов включает промывку в горячей проточной воде при 65 ± 5оС, сушку при 100оС.
Результаты эксперимента с разделением видов брака приведены в табл. 1.
Проведены с положительными результатами дополнительные испытания (см. табл. 2):
испытания термоциклированием 60-85оС, 60 циклов (при норме 10);
испытания термоциклированием 60оС-155оС, 37 циклов (при норме 5);
испытания в камере тепла и влаги 4 и 21 сут.
Использование в способе в качестве защитного покрытия компаунда на основе роливсана дает возможность увеличить вдвое процент выхода годных приборов за счет увеличения кислотостойкости, влагостойкости, адгезионных свойств к SiO2, Al, Au.
Достоинство способа состоит в его простоте и технологичности, в плотном сцеплении защитного покрытия с поверхностью полупроводникового кристалла, предотвращении доступа водяных паров кислорода и иных веществ, в кислотостойкости и влагостойкости применяемой пассивации.
Формула изобретения:
1. СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ ПЕРЕД ГЕРМЕТИЗАЦИЕЙ, включающий нанесение материала защитного покрытия на кристалл и отверждение защитного покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных, в качестве защитного покрытия используют компаунд, состоящий из следующих ингредиентов, мас.
Роливсан 8 15
Ароматические раствори
а для отверждения осуществляют прогрев при 120 250oС в течение 5 7 ч.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве ароматических растворителей используют соединения из ряда, включающего бензол, толуол или их смеси.
