Головна |
Для збільшення терміну служби, а також підвищення надійності виробляються покриття мікроелементів, мікромодулів і мікросхем захисними матеріалами і їх герметизація.
Вибір захисних матеріалів залежить від їх фізичних, хімічних і технологічних властивостей, області застосування, методів найбільш раціонального використання. Як захисні матеріалів використовуються епоксидні і силіконові матеріали, кремнійорганічні смоли і ін.
епоксидні матеріали випускаються у вигляді смол, компаундів, клеїв, емалей, просочувальних лаків і широко використовуються для заливки мікромодулів, мікросхем, а також для просочення мікротрансформаторов і котушок індуктивності. Епоксидні смоли мають високі вологозахисні, механічні та електричні властивості; термостійкість смол до 250 ° С.
силіконові матеріали випускаються у вигляді смол, компаундів, лаків, рідин, каучуків і застосовуються для заливки і обволакивания мікроелементів. За стійкістю до змін температури силіконові матеріали значно перевершують інші синтетичні смоли. Вони дуже вологостійкі і мають гарні електроізоляційними характеристиками, які не змінюються при високих температурах.
Крім того, випускається також велика номенклатура крем-нійорганіческіх смол, застосовуваних для заливки і просочення мікроелементів.
Герметизація мікроелементів, мікромодулів і мікросхем здійснюється просоченням, заливанням, обгортування, корпусних захистом, покриттям пластмасою.
Вибір способу герметизації визначається в основному умовами експлуатації, які є обладнанням і необхідною продуктивністю. У кожному конкретному випадку слід вибирати оптимальні матеріали і метод герметизації.
Розглянемо найбільш поширені методи герметизації мікроелементів, мікромодулів і мікросхем.
при герметизації просоченням рідкий лак або компаунд вводять в усі внутрішні порожнечі мікроелемента. При використанні цього методу спочатку видаляється волога з мікроелемента, потім його занурюють в герметизирующий склад і після цього сушать. Часто ці процеси проводяться одночасно з впливом тиску і вакууму. Для прискорення процесу просочення застосовують ультразвук, що дозволяє в 3 ... 5 разів скоротити час просочення; крім того, процеси з використанням ультразвукової просочення добре піддаються механізації. Іноді просочення виконують методом відцентрової виливки. Просочення сприяє підвищенню вологостійкості, електричної і механічної міцності, а також підвищенню робочих характеристик мікроелементів.
при герметизації заливкою компаундами зазвичай застосовують формочку, яка не відділяється від залитого мікроелемента. Під заливкою також розуміється і нанесення захисного шару прямо на поверхню друкованої плати або мікроелемента. Зазвичай їх заливають вакуумованим компаундом.
Заливка забезпечує захист функціональних вузлів і модулів від механічних і кліматичних впливів в широкому інтервалі температур. Заливка часто проводиться в поєднанні з просоченням. Так, наприклад, мікротрансформатори герметизують просоченням і заливкою епоксидними смолами.
при герметизації обволіканню зазвичай наносять кілька шарів вологостійкого герметизирующего матеріалу. Часто проводиться попереднє обволікання кремнийорганическими компаундами. Обволікання може здійснюватися як ручним способом, так і на напівавтоматах і автоматах.
корпусні захист мікроелементів, мікромодулів і мікросхем значно підвищує їх експлуатаційні властивості. Мікросхеми випускаються в уніфікованих стандартизованих металевих або пластмасових корпусах, службовців для захисту елементів мікросхем від механічних і кліматичних впливів.
За конструктивно-технологічною ознакою корпусу мікросхем класифікуються на металокерамічні, металоскляний, металлополімерниє, керамічні та пластмасові.
Найбільш широке застосування отримали металокерамічні і металлополімерниє плоскі корпусу (рис. 3.15, а), а також металоскляний круглі (рис. 3.15, б).
Усередині корпусу до його основи пайкою або приклеюванням кріпиться підкладка мікросхеми. Висновки корпусу з'єднуються з контактними майданчиками підкладки мікросхеми золотими нитками завтовшки 20 ... 50 мкм за допомогою термокомпрессіі або лазерного зварювання.
При промисловому виготовленні мікроблоків з інтегральних мікросхем більш економічним є використання групових методів розміщення інтегральних мікросхем в одному корпусі. Стандартний микроблок має розміри 200 х 25 мм. На такому микроблока може розміститися до 100 інтегральних мікросхем. Внутрішні з'єднання мікроблоків здійснюються за допомогою друкованого монтажу. Висновки виготовляються з кобальту, молібдену або вольфраму.
Крім того, широко застосовується герметизація інтегральних мікросхем пластмасою (Рис. 3.15, в). Вона дозволяє різко скоротити витрати на герметизацію мікросхем і спростити технологію їх виробництва.
В даний час на виробництві використовується автоматизоване устаткування, що дозволяє виконувати наступні технологічні операції:
штампування нікелевих висновків у вигляді безперервної стрічки;
нанесення на висновки покриття з золота для під'єднання кристала напівпровідникової мікросхеми;
герметизацію приладу пластмасою після приєднання кристала;
розрізання безперервної стрічки з герметизованими мікросхемами на окремі прилади.
Число висновків мікросхеми може бути від трьох до чотирнадцяти (і вище) в залежності від її типу. Досить велику відстань між осями висновків полегшує виготовлення друкованого монтажу, свердління отворів в платах під штирі і розміщення контактних майданчиків. Таке розташування висновків дозволяє здійснювати автоматизацію складання і монтажу мікросхем з використанням багатошарових друкованих плат.
Відносно великі розміри корпусів мікросхем полегшують як ручну, так і автоматичну збірку, хоча і призводять до невеликого збільшення габаритів апаратури. Методи герметизації різних елементів наведені в табл. 3.3.
Таблиця 3.3
Методи герметизації різних елементів
метод | мікроелемент | Примітка |
просочення | Мікротрансформатор | Технологічний, найбільш поширений. Використання ультразвуку дозволяє скоротити час просочення |
заливка | теж | Вимагає використання мінімальної кількості обладнання та апаратури. Економічний з точки зору невеликих партій |
обволікання | Резистор, конденсатор, трансформатор, котушки індуктивності в мініатюрному виконанні | Вимагає використання мінімальної кількості обладнання і апаратури |
опресовування | теж | Найбільш економічний з точки зору великих партій |
Висновок в металевий корпус | Резистор, конденсатор, котушка індуктивності в мініатюрному виконанні, микромодули і мікросхеми | Сприяє підвищенню експлуатаційних характеристик елементів і мікросхем |
Правила монтажу і експлуатації напівпровідникових приладів | Класифікація та позначення транзисторів, правила монтажу та експлуатації | перемикачі | роз'єми | Основні напрямки розвитку мініатюризації і микроминиатюризации радіоелектронної апаратури та приладів | Уніфіковані функціональні модулі та мікромодулі | Плівкові інтегральні мікросхеми | Гібридні інтегральні мікросхеми | Напівпровідникові інтегральні мікросхеми | Поєднані інтегральні мікросхеми. Великі інтегральні мікросхеми (ВІС) |