Защита ИМС от воздействия дестабилизирующих факторов

9

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

КАФЕДРА РЭС

РЕФЕРАТ

НА ТЕМУ:

"Защита ИМС от воздействия дестабилизирующих факторов"

МИНСК, 2009

Основным способом защиты ИМС от воздействия дестабилизирующих факторов (температуры, влажности, солнечной радиации, пыли, агрессивных химических и биологических сред, механических воздействий) является герметизация. Ее осуществляют с помощью специально разработанных конструкций - корпусов, в которых размещают ИМС, либо нанесением защитных материалов непосредственно на поверхность ИМС.

В настоящее время разработка полупроводниковых ИМС в корпусах, как правило, сопровождается разработкой их аналогов в бескорпусном варианте. Бескорпусные полупроводниковые, а также гибридные ИМС разрабатывают для эксплуатации в составе ячеек и блоков микроэлектронной аппаратуры, которые подвергают общей герметизации.

Герметизация с использованием корпусов. Корпусы ИМС классифицируют по форме и расположению выводов и делят на пять типов в соответствии с табл.1 и рис.1-5 (ГОСТ 17467-79).

По габаритным и присоединительным размерам корпусы подразделяют на типоразмеры, каждому из которых присваивается шифр, состоящий из номера подтипа (табл.1) и двузначного числа (01-99), означающего порядковый номер типоразмера; номер подтипа и порядковый номер типоразмера дают шифр типоразмера. Стандартом регламентируются габаритные размеры корпусов, количество выводов, расстояние между ними, диаметр (ширина) и длина выводов и т.д. В конструкторской документации корпусам присваиваются условные обозначения, содержащие слово "Корпус", шифр типоразмера, цифровой индекс, определяющий число выводов, порядковый регистрационный номер разработки и указание на стандарт (например, корпус 2103.16-8 ГОСТ 17467-79). Значительная часть используемых в настоящее время корпусов была разработана до введения, в действие нового стандарта и обозначается согласно ГОСТ 17467-72, в котором не были предусмотрены подтипы и отсутствовали корпусы типа 5. Далее, где это возможно, приводятся обозначения типоразмеров согласно новому и старому стандартам.

В зависимости от применяемых материалов корпусы ИМС подразделяют на стеклянные, керамические, пластмассовые, металлостеклянные, металлокерамические, металлополимерные, стеклокерамические и др. Конструкции наиболее широко применяемых для герметизации полупроводниковых ИМС корпусов показаны на Рис.6-14, а их конструктивно-технологические характеристики даны в табл.2-4.

Табл.1 Типы корпусов ИМС по ГОСТ 17467-79

На Рис.6, 8, 9, 11 и 13 представлены конструкции металлокерамических и металлостеклянных корпусов. Корпусы состоят из металлического дна и металлической крышки, а также стеклянных или керамических деталей, в которые впаяны либо впрессованы металлические выводы круглого или прямоугольного сечения. Металлическое дно также спаяно или спрессовано со стеклом или керамикой. Такие корпусы герметизируют созданием вакуум-плотного соединения крышки с вваренным в диэлектрик фланцем путем пайки или сварки. Монтажная площадка, контактные площадки и выводы подобных корпусов имеют золотое покрытие толщиной 2-5 мкм для обеспечения процессов эвтектической пайки, разварки выводов и улучшения паяемости при сборке.

Рис.4. Конструкции корпусов

Рис.5. Конструкция типа 4 подтипа 41 с двумя корпуса типа 5 вариантами формовки выводов прямоугольного сечения (а) и подтипа 42 (б)

Рис.6. Конструкция металлокерамического корпуса 2103 (201.8-1).

Рис.7. Конструкция керамического корпуса 2103 (201.16-13, 201.16-15)

Табл.2 Конструктивно-технологические характеристики корпусов типа для герметизации полупроводниковых ИМС

Рис.8. Конструкция металлостеклянного корпуса 3104 (302.8-1).

При отсутствии золочения монтажной площадки для монтажа ИМС в корпус применяют не эвтектическую пайку, а используют клей холодного отверждения. Для изготовления металлостеклянных корпусов используют дефицитные материалы - золото, никель-кобальтовые сплавы, поэтому они служат лишь для герметизации ИМС специального назначения, БИС и СБИС с большим количеством выводов.

Конструкции керамических корпусов (рис.7,12), согласно данным табл.2, 4, обеспечивают большое количество типоразмеров, хотя и обладают менее хорошими защитными свойствами и характеристиками надежности из-за большей хрупкости керамического основания крышки, если она выполняется тоже из керамики, и более высокого теплового сопротивления корпуса. Керамические корпусы изготовляют из нескольких (двух-трех) слоев керамики, на которые наносят методами толстопленочной технологии проводящие дорожки и контактные площадки внутри и снаружи корпуса. После прессования многослойной структуры осуществляют обжиг, в результате которого формируется монолитное тело керамического корпуса с встроенными проводящими дорожками. Внешние плоские металлические выводы прямоугольного сечения приваривают к внешним контактным площадкам сбоку (рис.7) или поверх основания корпуса (рис.12). Аналогично формируются выводы и у плоских прямоугольных металлокерамических корпусов (рис.13).

Керамическими являются и корпусы типа 5 (см. рис.5), называемые микрокорпусами или кристаллодержателями. Они представляют собой керамическую пластину, внутри которой встроены металлические дорожки, а по периметру расположены металлизированные контактные площадки, используемые в качестве внешних выводов. Такая конструкция позволяет уменьшить размеры корпуса, увеличить стойкость к механическим воздействиям и улучшить схемотехнические и технологические характеристики.

Рис.9. Конструкция металлостеклянного корпуса 3204 (311.10-1)

Табл.3 Конструктивно-технологические характеристики корпусов типа 2 для герметизации полупроводниковых ИМС

Рис. 10. Конструкция металокорпуса 4105 (401.14-3) стеклянного корпуса 4105 (401.14-3).

Рис.12. Конструкции керамических корпусов 4118.24-1, 4118 24-2 4118 24-3, 4118.24-4

Табл.4 Конструктивно-технологические характеристики корпусов типа 2 для герметизации полупроводниковых ИМС

Рис.13. Конструкция металлокерамического корпуса 4122.40-2.

Рис.14. Конструкция пластмассового корпуса 2102 (201.14-1)

Литература