Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
Скачать статью в формате pdf - Силовая электроника
- TAGS
- rockwell
- www.power-e.ru
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 3’2010<br />
Технологии<br />
По<strong>в</strong>ышение надежности<br />
микроконтактных соединений<br />
радиационно-стойких мощных транзисторо<strong>в</strong><br />
Предложены и исследо<strong>в</strong>аны способы по<strong>в</strong>ышения надежности микроконтактных<br />
соединений <strong>в</strong> радиационно-стойких мощных биполярных транзисторах.<br />
Владимир Ланин<br />
vlanin@bsuir.by<br />
И<strong>в</strong>ан Рубце<strong>в</strong>ич<br />
Анатолий Керенце<strong>в</strong><br />
akerentsev@transistor.com.by<br />
Влияние ионизирующего излучения<br />
на полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ые приборы<br />
Радиационно-стойкие полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ые приборы<br />
необходимы для работы <strong>в</strong> соста<strong>в</strong>е: электронной аппаратуры<br />
для упра<strong>в</strong>ления научно-исследо<strong>в</strong>ательскими<br />
и коммерческими спутниками с<strong>в</strong>язи; систем упра<strong>в</strong>ления<br />
ядерными реакторами АЭС; низкоорбитальных<br />
коммуникационных систем; робототехнических систем<br />
для космических миссий и др. Устойчи<strong>в</strong>ость полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ых<br />
изделий к <strong>в</strong>оздейст<strong>в</strong>ию проникающей<br />
радиации достигается не только оптимальной<br />
конструкцией акти<strong>в</strong>ных структур, но также соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>ующим<br />
<strong>в</strong>ыбором материало<strong>в</strong> корпуса и технологией<br />
сборочных процессо<strong>в</strong>.<br />
Дейст<strong>в</strong>ие ядерных излучений на полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ые<br />
приборы проя<strong>в</strong>ляется <strong>в</strong> кратко<strong>в</strong>ременных<br />
нарушениях работоспособности и <strong>в</strong> необратимой<br />
деградации электрических параметро<strong>в</strong>. Одна из причин<br />
— ионизационные эффекты, способные <strong>в</strong>ыз<strong>в</strong>ать<br />
фототоки значительной <strong>в</strong>еличины и при<strong>в</strong>ести к у<strong>в</strong>еличению<br />
плотности тока <strong>в</strong> металлизации <strong>в</strong> 100 раз<br />
и, как следст<strong>в</strong>ие, к ее разрушению. По<strong>в</strong>реждение металлических<br />
межсоединений и покрытий корпусо<strong>в</strong><br />
может произойти <strong>в</strong>следст<strong>в</strong>ие поглощения низкоэнергетического<br />
рентгено<strong>в</strong>ского и гамма-излучения<br />
(Е
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 3’2010<br />
Технологии<br />
на сжатие снижается на 80%, и при этом <strong>в</strong>ыделяются<br />
газы: кислород за счет разложения<br />
окисла, гелий и тритий за счет ядерных реакций<br />
с бериллием [5]. Нейтронное излучение<br />
оказы<strong>в</strong>ает <strong>в</strong>лияние также и на керамические<br />
материалы, содержащие даже незначительные<br />
количест<strong>в</strong>а окcида бора. После нейтронного<br />
облучения большими интегральными потоками<br />
у многих керамических материало<strong>в</strong> наблюдается<br />
резкое снижение теплопро<strong>в</strong>одности.<br />
Наблюдаемые изменения с<strong>в</strong>язаны чаще<br />
<strong>в</strong>сего с образо<strong>в</strong>анием стабильных изотопо<strong>в</strong><br />
и изменением химического соста<strong>в</strong>а керамики,<br />
полиморфными пре<strong>в</strong>ращениями кристаллических<br />
фаз, пре<strong>в</strong>ращениями из кристаллического<br />
состояния <strong>в</strong> стеклообразное, <strong>в</strong>озникно<strong>в</strong>ением<br />
областей смещенных ионо<strong>в</strong> и атомо<strong>в</strong> и др.<br />
При облучении гамма- и рентгено<strong>в</strong>скими<br />
лучами столь сущест<strong>в</strong>енных структурных изменений<br />
<strong>в</strong> керамике не обнаружи<strong>в</strong>ается: остаточные<br />
эффекты предста<strong>в</strong>лены <strong>в</strong> осно<strong>в</strong>ном<br />
дефектами типа смещенных ионо<strong>в</strong> и электроно<strong>в</strong>.<br />
Протонное облучение с энергией 680 МэВ<br />
и флюенсом 5×10 14 см –2 заметного ухудшения<br />
с<strong>в</strong>ойст<strong>в</strong> алюмооксидной керамики не <strong>в</strong>ызы<strong>в</strong>ает<br />
[6]. Наблюдаемые изменения с<strong>в</strong>одятся<br />
к незначительному у<strong>в</strong>еличению диэлектрической<br />
проницаемости и некоторому снижению<br />
газо<strong>в</strong>ыделения без изменения соста<strong>в</strong>а и соотношения<br />
<strong>в</strong>ыделяющихся газо<strong>в</strong>. Эти эффекты<br />
могут быть с<strong>в</strong>язаны с некоторым <strong>в</strong>озможным<br />
уплотнением структуры материало<strong>в</strong> за счет<br />
<strong>в</strong>оздейст<strong>в</strong>ия частиц <strong>в</strong>ысокой энергии, что,<br />
<strong>в</strong> из<strong>в</strong>естной мере, ра<strong>в</strong>носильно дополнительной<br />
термической обработке.<br />
Выбор технологии<br />
сборки приборо<strong>в</strong><br />
Разработка надежных способо<strong>в</strong> монтажа полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ых<br />
кристалло<strong>в</strong> к корпусам —<br />
это актуальная задача, на решение которой<br />
напра<strong>в</strong>лены усилия специалисто<strong>в</strong>, работающих<br />
<strong>в</strong> области полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ой микроэлектроники.<br />
В настоящее <strong>в</strong>ремя присоединение<br />
осущест<strong>в</strong>ляется следующими способами:<br />
пайка припоями и э<strong>в</strong>тектическими спла<strong>в</strong>ами,<br />
спла<strong>в</strong>ление, приклеи<strong>в</strong>ание токопро<strong>в</strong>одящими<br />
и нетокопро<strong>в</strong>одящими клеями, с помощью<br />
легкопла<strong>в</strong>ких стекол.<br />
При монтаже кристалла контактно-реакти<strong>в</strong>ной<br />
пайкой на осно<strong>в</strong>ание корпуса между соединяемыми<br />
материалами (алюминий-германий,<br />
золото-германий, золото-кремний) <strong>в</strong> результате<br />
контактного пла<strong>в</strong>ления при приложении нагрузки<br />
и температуры происходит образо<strong>в</strong>ание<br />
э<strong>в</strong>тектики соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>ующей структуры, которая<br />
имеет <strong>в</strong>ысокую акти<strong>в</strong>ность, хорошо смачи<strong>в</strong>ает<br />
т<strong>в</strong>ердые по<strong>в</strong>ерхности и при кристаллизации обеспечи<strong>в</strong>ает<br />
качест<strong>в</strong>енное соединение.<br />
Величина нагре<strong>в</strong>а при контактно-реакти<strong>в</strong>ной<br />
пайке +400…+430 °С, усилие сжатия 0,5–1 Н<br />
(за<strong>в</strong>исит от площади кристалла). У<strong>в</strong>еличением<br />
удельного да<strong>в</strong>ления до 100 Н/мм 2 и температур<br />
пайки до +440…+450 °С можно получить <strong>в</strong>ремя<br />
монтажа менее 1 с для кристалло<strong>в</strong> размером<br />
до 3×3 мм и <strong>в</strong> пределах 1–3 с — для кристалло<strong>в</strong><br />
бóльших размеро<strong>в</strong>. Схема монтажа показана<br />
на рис. 1.<br />
www.power-e.ru<br />
Рис. 1. Схема монтажа кристалла <strong>в</strong> корпус:<br />
1 — инструмент, 2 — кристалл, 3 — корпус, 4 —<br />
э<strong>в</strong>тектический спла<strong>в</strong>, 5 — рабочий стол<br />
с подогре<strong>в</strong>ом<br />
При монтаже кристалло<strong>в</strong> корпус прибора<br />
нагре<strong>в</strong>ают до температуры, пре<strong>в</strong>ышающей<br />
температуру э<strong>в</strong>тектики. Кристалл прижимается<br />
инструментом к осно<strong>в</strong>анию с определенным<br />
да<strong>в</strong>лением и «притирается» колебаниями<br />
заданной траектории (по кругу, к<strong>в</strong>адрату, эллипсу<br />
и т. д.) (рис. 2).<br />
а б <strong>в</strong> г<br />
Рис. 2. Траектория д<strong>в</strong>ижения кристалла<br />
<strong>в</strong> процессе монтажа: а) по кругу; б) по эллипсу;<br />
<strong>в</strong>) по к<strong>в</strong>адрату; г) по <strong>в</strong>осьмерке<br />
Колебания акти<strong>в</strong>ируют э<strong>в</strong>тектическую реакцию<br />
за счет разрушения оксидо<strong>в</strong>, <strong>в</strong>о<strong>в</strong>лечения<br />
большего количест<strong>в</strong>а материала покрытия<br />
с монтажной площадки, более ра<strong>в</strong>номерного<br />
и плотного заполнения микронеро<strong>в</strong>ностей<br />
и лучшего смачи<strong>в</strong>ания их по<strong>в</strong>ерхностей.<br />
Для кристалло<strong>в</strong> с линейным размером более<br />
1 мм амплитуда зада<strong>в</strong>аемых колебаний<br />
обычно переменная: начальная большая, а конечная<br />
маленькая. Это поз<strong>в</strong>оляет по<strong>в</strong>ысить<br />
точность монтажа (рис. 3). После окончания<br />
колебаний кристаллы фиксируются <strong>в</strong> одном<br />
положении.<br />
Рис. 3. Амплитуда колебаний кристалла <strong>в</strong><br />
процессе пайки<br />
Устано<strong>в</strong>лена за<strong>в</strong>исимость качест<strong>в</strong>а пайки<br />
от подгото<strong>в</strong>ки монтажной по<strong>в</strong>ерхности<br />
кристалла и наличия остатко<strong>в</strong> клея после<br />
снятия кристалла с адгезионного носителя.<br />
Сра<strong>в</strong>нительные испытания для шлифо<strong>в</strong>анных,<br />
полиро<strong>в</strong>анных и химически полиро<strong>в</strong>анных<br />
кристалло<strong>в</strong> показы<strong>в</strong>ают, что более<br />
<strong>в</strong>ысокое качест<strong>в</strong>о монтажа обеспечи<strong>в</strong>ается<br />
после химической полиро<strong>в</strong>ки (с<strong>в</strong>ыше 90%<br />
э<strong>в</strong>тектики), незначительно уступает механическая<br />
полиро<strong>в</strong>ка (около 87% э<strong>в</strong>тектики),<br />
а после шлифо<strong>в</strong>ки образуется примерно 80%<br />
э<strong>в</strong>тектики. Такая за<strong>в</strong>исимость характеризует<br />
э<strong>в</strong>тектическую пайку кристалло<strong>в</strong> площадью<br />
более 4 мм 2 . При уменьшении площади кристалло<strong>в</strong><br />
до 1–1,5 мм 2 качест<strong>в</strong>о присоединительной<br />
по<strong>в</strong>ерхности кристалла заметного<br />
<strong>в</strong>лияния не оказы<strong>в</strong>ает.<br />
При монтаже указанных групп кристалло<strong>в</strong><br />
<strong>в</strong> идентичных усло<strong>в</strong>иях образо<strong>в</strong>ание<br />
э<strong>в</strong>тектики у химически полиро<strong>в</strong>анных идет<br />
значительно быстрее, чем у шлифо<strong>в</strong>анных.<br />
Например, для кристалло<strong>в</strong> с площадью 8 мм 2<br />
разница по <strong>в</strong>ремени соста<strong>в</strong>ляет 1,5 – 2,0 с.<br />
В отличие от контактно-реакти<strong>в</strong>ной пайки,<br />
э<strong>в</strong>тектический спла<strong>в</strong> (обычно <strong>в</strong> <strong>в</strong>иде таблетки)<br />
<strong>в</strong><strong>в</strong>одится <strong>в</strong> качест<strong>в</strong>е припоя между кристаллом<br />
и монтажной площадкой корпуса. В данном<br />
случае следует учиты<strong>в</strong>ать <strong>в</strong>озможность образо<strong>в</strong>ания<br />
пор <strong>в</strong> плоскости раздела между кристаллом<br />
и монтажной площадкой, из-за которых<br />
надежность приборо<strong>в</strong> при их длительной<br />
эксплуатации может снизиться. Припойный<br />
спла<strong>в</strong> должен иметь <strong>в</strong>ысокию прочность, тепло-<br />
и электропро<strong>в</strong>одность, а также обладать<br />
стабильными химическими и физическими<br />
с<strong>в</strong>ойст<strong>в</strong>ами <strong>в</strong>о <strong>в</strong>ремени и при различных температурах.<br />
Пайка должна быть <strong>в</strong>ысокотехнологичной<br />
и легко<strong>в</strong>оспроиз<strong>в</strong>одимой, не при<strong>в</strong>одить<br />
к общему и локальному перегре<strong>в</strong>у кристалла,<br />
а также температурным напряжениям на его<br />
по<strong>в</strong>ерхности. При хорошей <strong>в</strong>оспроиз<strong>в</strong>одимости<br />
процесса <strong>в</strong>озможно получение гарантиро<strong>в</strong>анного<br />
качест<strong>в</strong>а и <strong>в</strong>ысокого процента <strong>в</strong>ыхода<br />
годных приборо<strong>в</strong>. Для этого э<strong>в</strong>тектический<br />
спла<strong>в</strong> должен химически реагиро<strong>в</strong>ать и хорошо<br />
смачи<strong>в</strong>ать по<strong>в</strong>ерхность как кристалла,<br />
так и монтажной площадки. Э<strong>в</strong>тектическая<br />
структура устана<strong>в</strong>ли<strong>в</strong>ает с<strong>в</strong>язь между по<strong>в</strong>ерхностями<br />
и придает соединению необходимые<br />
с<strong>в</strong>ойст<strong>в</strong>а. Однако ра<strong>в</strong>номерное смачи<strong>в</strong>ание<br />
припойным спла<strong>в</strong>ом соединяемых по<strong>в</strong>ерхностей<br />
еще не гарантирует создания э<strong>в</strong>тектической<br />
структуры <strong>в</strong>о <strong>в</strong>сей зоне раздела.<br />
Качест<strong>в</strong>енное присоединение кремние<strong>в</strong>ого<br />
кристалла к корпусу за<strong>в</strong>исит от создания<br />
когерентной (согласо<strong>в</strong>анно протекающей<br />
<strong>в</strong>о <strong>в</strong>ремени) структуры <strong>в</strong> зоне раздела<br />
кристалл–корпус. Если реакция не проходит,<br />
структура не образуется, и поя<strong>в</strong>ляются рако<strong>в</strong>ины.<br />
Однако доба<strong>в</strong>ление даже небольшого<br />
количест<strong>в</strong>а кремния к э<strong>в</strong>тектической<br />
структуре значительно по<strong>в</strong>ышает точку<br />
пла<strong>в</strong>ления любого обогащенного кремнием<br />
спла<strong>в</strong>а. Фактически у<strong>в</strong>еличение температуры<br />
настолько <strong>в</strong>елико, что схема на кремние<strong>в</strong>ом<br />
кристалле <strong>в</strong>о <strong>в</strong>ремя пайки может быть по<strong>в</strong>реждена.<br />
Кроме того, по<strong>в</strong>ерхности кристалла<br />
и подложки не должны содержать примесей<br />
или оксидо<strong>в</strong>, органических остатко<strong>в</strong> и следо<strong>в</strong><br />
загрязнения раст<strong>в</strong>орами после обработки.<br />
Процесс присоединения кристалла предпо-<br />
101
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 3’2010<br />
Технологии<br />
чтительно осущест<strong>в</strong>лять <strong>в</strong> инертной среде,<br />
например <strong>в</strong> азоте. При несоблюдении этих<br />
усло<strong>в</strong>ий будут образо<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>аться рако<strong>в</strong>ины,<br />
следст<strong>в</strong>ие которых — плохая адгезия.<br />
Таким образом, анализ процессо<strong>в</strong> э<strong>в</strong>тектической<br />
пайки кристалло<strong>в</strong> к подложкам<br />
<strong>в</strong>ыя<strong>в</strong>ил ряд конструкти<strong>в</strong>ных и технологических<br />
факторо<strong>в</strong>, которые могут ухудшать<br />
качест<strong>в</strong>о сборки полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ых приборо<strong>в</strong>.<br />
С целью замены золота как тяжелого металла,<br />
не рекомендуемого для использо<strong>в</strong>ания<br />
<strong>в</strong> радиационно-стойких приборах, при пайке<br />
кристалло<strong>в</strong> про<strong>в</strong>одился поиск других материало<strong>в</strong>.<br />
В частности, хорошо зарекомендо<strong>в</strong>али<br />
себя покрытия корпусо<strong>в</strong> из никеля и его спла<strong>в</strong>о<strong>в</strong>,<br />
а <strong>в</strong> качест<strong>в</strong>е припое<strong>в</strong> — спла<strong>в</strong>ы на осно<strong>в</strong>е<br />
э<strong>в</strong>тектики оло<strong>в</strong>о-с<strong>в</strong>инец. Коллекторная сторона<br />
кристалло<strong>в</strong> должна иметь металлизацию,<br />
ра<strong>в</strong>номерно и достаточно смачи<strong>в</strong>аемую мягким<br />
припоем. Для этой цели используются<br />
пленки серебра, никеля и галь<strong>в</strong>анически осажденный<br />
слой никель-оло<strong>в</strong>о (оло<strong>в</strong>о-<strong>в</strong>исмут).<br />
Однако получение спла<strong>в</strong>а Sn-Bi с содержанием<br />
<strong>в</strong>исмута 1–1,5% сопряжено с определенными<br />
трудностями, <strong>в</strong>ыз<strong>в</strong>анными нестабильностью<br />
электролита, так как соли Bi<br />
под<strong>в</strong>ергаются гидролизу. Результатом этого<br />
я<strong>в</strong>ляется разложение электролита, что требует<br />
частой его смены. Кроме того, соли Bi я<strong>в</strong>ляются<br />
дефицитными, а металлический <strong>в</strong>исмут<br />
токсичен.<br />
Для улучшения смачи<strong>в</strong>ания припоем паяемых<br />
по<strong>в</strong>ерхностей полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ого кристалла<br />
и корпуса, по<strong>в</strong>ышения температурной<br />
и коррозионной стойкости паяных контакто<strong>в</strong><br />
рекомендуется наносить на коллекторную по<strong>в</strong>ерхность<br />
кристалла электролитическое покрытие<br />
Ni-Sn (30–50% Ni) из фторидхлоридного<br />
электролита с органической доба<strong>в</strong>кой<br />
ОС–20. Ее <strong>в</strong><strong>в</strong>едение поз<strong>в</strong>оляет получать качест<strong>в</strong>енно<br />
другие покрытия из спла<strong>в</strong>а Ni-Sn —<br />
не блестящие, а серебристо-белые. Доба<strong>в</strong>ка<br />
ОС–20 <strong>в</strong> соста<strong>в</strong> покрытия Ni-Sn играет роль<br />
по<strong>в</strong>ерхностно-акти<strong>в</strong>ного <strong>в</strong>ещест<strong>в</strong>а, а при температурах<br />
пайки <strong>в</strong>ыполняет <strong>в</strong> некоторой степени<br />
функцию флюса, способст<strong>в</strong>уя тем самым<br />
лучшему смачи<strong>в</strong>анию и растеканию припоя.<br />
Качест<strong>в</strong>о пайки <strong>в</strong>о многом за<strong>в</strong>исит от места<br />
расположения припоя. Традиционно он помещается<br />
непосредст<strong>в</strong>енно под кристалл, однако<br />
<strong>в</strong> процессе пайки оксидные пленки<br />
и загрязнения на по<strong>в</strong>ерхности прокладки при<br />
распла<strong>в</strong>лении остаются <strong>в</strong> зоне ш<strong>в</strong>а, что ухудшает<br />
смачи<strong>в</strong>аемость припоем по<strong>в</strong>ерхности<br />
кристалла и корпуса, нарушает сплошность<br />
ш<strong>в</strong>а и при<strong>в</strong>одит к ухудшению его теплопро<strong>в</strong>одности<br />
и к снижению надежности транзистора.<br />
Этого недостатка лишен способ сборки<br />
с использо<strong>в</strong>анием капиллярного эффекта<br />
заполнения зазора припоем. Перед пайкой<br />
<strong>в</strong> непосредст<strong>в</strong>енном касании одной из боко<strong>в</strong>ых<br />
граней кристалла располагается на<strong>в</strong>еска<br />
припоя <strong>в</strong> <strong>в</strong>иде шарика. Детали фиксируются<br />
относительно корпуса специальной кассетой.<br />
Такой метод — с применением капиллярного<br />
эффекта — широко используется <strong>в</strong> массо<strong>в</strong>ом<br />
произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>е мощных транзисторо<strong>в</strong>.<br />
Возможен также другой способ сборки изделий<br />
<strong>в</strong> <strong>в</strong>осстано<strong>в</strong>ительной среде, не требующий<br />
а<br />
Рис. 4. Пайка кристалла с использо<strong>в</strong>анием: а) пористых сред; б) углубления <strong>в</strong> корпусе<br />
(1 — кристалл, 2 — пористая среда, 3 — припой, 4 — осно<strong>в</strong>ание корпуса)<br />
нанесения на коллекторную сторону кристалла<br />
никакой металлизации: пайка кремние<strong>в</strong>ого<br />
кристалла может быть реализо<strong>в</strong>ана с использо<strong>в</strong>анием<br />
никеле<strong>в</strong>ых (или медных) пористых<br />
сред. Для пайки <strong>в</strong> этом случае применяется<br />
с<strong>в</strong>инец с доба<strong>в</strong>кой нескольких проценто<strong>в</strong><br />
оло<strong>в</strong>а (ПОС-2). Однако такое расположение<br />
деталей при пайке (рис. 4а) не обеспечи<strong>в</strong>ает<br />
полного <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>едения оксидных пленок и других<br />
<strong>в</strong>ключений, находящихся на припойной<br />
прокладке, что снижает сплошность ш<strong>в</strong>а.<br />
Кроме того, детали не фиксируются между<br />
собой, и для сборки необходима специальная<br />
кассета.<br />
Указанных недостатко<strong>в</strong> лишен способ сборки,<br />
заключающийся <strong>в</strong> том, что <strong>в</strong> осно<strong>в</strong>ании<br />
корпуса (рис. 4б) формируют прямоугольное<br />
углубление, <strong>в</strong> котором размещают фильтрующий<br />
легирующий элемент (пористый никеле<strong>в</strong>ый<br />
слой, на который уклады<strong>в</strong>ают припойную<br />
прокладку <strong>в</strong> <strong>в</strong>иде рамки). Внешние стороны<br />
рамки соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>уют размерам углубления<br />
<strong>в</strong> корпусе, а размеры от<strong>в</strong>ерстия соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>уют<br />
площади кристалла. Припойные рамки обычно<br />
штампуются из фольги припоя ПОС-2<br />
заданной толщины. В от<strong>в</strong>ерстие припойной<br />
рамки помещают кристалл. 3атем приборы,<br />
собранные указанным способом, помещают<br />
<strong>в</strong> кон<strong>в</strong>ейерную <strong>в</strong>одородную печь [7].<br />
В процессе пайки при температуре +390±10 °С<br />
припойная рамка распла<strong>в</strong>ляется и пропиты<strong>в</strong>ает<br />
никеле<strong>в</strong>ую пористую прокладку, при этом<br />
происходит очистка припоя от оксидных пленок<br />
и других загрязнений, а также легиро<strong>в</strong>ание<br />
припоя никелем при фильтрации распла<strong>в</strong>а<br />
через пористую прокладку. Очищенный и легиро<strong>в</strong>анный<br />
припой, <strong>в</strong>заимодейст<strong>в</strong>уя с кремнием,<br />
формирует качест<strong>в</strong>енный паяный шо<strong>в</strong><br />
кристалл-корпус.<br />
Определение объема на<strong>в</strong>ески припоя про<strong>в</strong>одится<br />
расчетным путем с учетом пористости<br />
фильтрующего элемента и его размеро<strong>в</strong><br />
и уточняется экспериментальными исследо<strong>в</strong>аниями.<br />
Такой способ сборки поз<strong>в</strong>оляет<br />
обеспечить ориентиро<strong>в</strong>анную загрузку кристалло<strong>в</strong><br />
и их фиксацию относительно корпуса<br />
до начала пайки. Применение кассеты,<br />
которая необходима только для обеспечения<br />
да<strong>в</strong>ления на кристалл <strong>в</strong> процессе пайки, упрощает<br />
сборку и по<strong>в</strong>ышает качест<strong>в</strong>о и <strong>в</strong>ыход<br />
годных приборо<strong>в</strong>.<br />
Наиболее перспекти<strong>в</strong>ным я<strong>в</strong>ляется присоединение<br />
кремние<strong>в</strong>ого кристалла к кристаллодержателю,<br />
содержащему слой алюминия.<br />
В этом случае на коллекторную сторону<br />
пластины наносят материалы, участ<strong>в</strong>ующие<br />
<strong>в</strong> пайке: слой алюминия с последующим <strong>в</strong>жиганием<br />
и слой германия или цинка. Толщина<br />
наносимых материало<strong>в</strong> за<strong>в</strong>исит от размеро<strong>в</strong><br />
присоединенных кристалло<strong>в</strong>. Она может быть<br />
рассчитана соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>енно э<strong>в</strong>тектическому<br />
соста<strong>в</strong>у и уточнена эмпирически. Вполне удо<strong>в</strong>лет<strong>в</strong>орительные<br />
результаты получены, например,<br />
при толщине слоя германия около<br />
2,5–3,0 мкм, нанесенного методом <strong>в</strong>акуумного<br />
напыления на подслой алюминия толщиной<br />
1 мкм, напыленного на коллекторную сторону<br />
кремние<strong>в</strong>ой пластины с размерами кристалло<strong>в</strong><br />
0,7×0,7 мм. Контроль тепло<strong>в</strong>ого сопроти<strong>в</strong>ления<br />
«переход–корпус» (R тпк ) показал, что<br />
Рис. 5. Влияние толщины слоя германия на тепло<strong>в</strong>ое сопроти<strong>в</strong>ление мощного транзистора после<br />
монтажа на алюминие<strong>в</strong>ую по<strong>в</strong>ерхность<br />
б<br />
102 www.power-e.ru
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 3’2010<br />
Технологии<br />
Рис. 6. Влияние инструмента на температуру предметного столика (1)<br />
<strong>в</strong> процессе с<strong>в</strong>арки да<strong>в</strong>лением и перемещения пуансона (2)<br />
Рис. 7. Влияние температуры термокомпрессионной с<strong>в</strong>арки<br />
на отслаи<strong>в</strong>ание с<strong>в</strong>арных соединений (1) и их механическую прочность (2)<br />
на отры<strong>в</strong><br />
оптимальная толщина германия соста<strong>в</strong>ляет<br />
порядка 2,5 мкм (рис. 5).<br />
Выбор технологии <strong>в</strong>нутреннего<br />
монтажа приборо<strong>в</strong><br />
К соединениям <strong>в</strong> полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ых приборах<br />
предъя<strong>в</strong>ляются следующие требо<strong>в</strong>ания:<br />
• прочность, сра<strong>в</strong>нимая с прочностью соединяемых<br />
элементо<strong>в</strong>;<br />
• минимальное омическое сопроти<strong>в</strong>ление;<br />
• минимально <strong>в</strong>озможные температура, удельное<br />
да<strong>в</strong>ление и длительность <strong>в</strong>ыдержки (чтобы<br />
не по<strong>в</strong>реждались элементы схемы);<br />
• отсутст<strong>в</strong>ие (после формиро<strong>в</strong>ания с<strong>в</strong>арного<br />
ш<strong>в</strong>а) материало<strong>в</strong>, <strong>в</strong>ызы<strong>в</strong>ающих коррозию;<br />
• доступность соединения для контроля его<br />
качест<strong>в</strong>а простыми и надежными методами.<br />
Методы присоединения электродных <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong><br />
разделяют на про<strong>в</strong>олочные и беспро<strong>в</strong>олочные.<br />
Для про<strong>в</strong>олочного монтажа <strong>в</strong> полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ых<br />
приборах используется<br />
алюминие<strong>в</strong>ая, золотая и медная про<strong>в</strong>олока<br />
различного диаметра (0,005–0,15 мм). Чаще<br />
<strong>в</strong>сего применяются следующие методы<br />
с<strong>в</strong>арки: термокомпрессионная, ультраз<strong>в</strong>уко<strong>в</strong>ая,<br />
да<strong>в</strong>лением с кос<strong>в</strong>енным импульсным<br />
нагре<strong>в</strong>ом, ультраз<strong>в</strong>уко<strong>в</strong>ая с кос<strong>в</strong>енным импульсным<br />
нагре<strong>в</strong>ом, односторонняя контактная<br />
[8].<br />
При термокомпрессионной с<strong>в</strong>арке один<br />
из соединяемых материало<strong>в</strong> (обычно <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>од)<br />
должен обладать достаточно <strong>в</strong>ысокой<br />
пластичностью. Металлы при этом способе<br />
монтажа нагре<strong>в</strong>аются до температуры начала<br />
рекристаллизации или несколько <strong>в</strong>ыше,<br />
но на 20 °С ниже самой низкой температуры<br />
э<strong>в</strong>тектики системы. По пригодности к термокомпрессионной<br />
с<strong>в</strong>арке <strong>в</strong>се материалы разделяются<br />
на три группы:<br />
• металлы с хорошей <strong>в</strong>заимной диффузией<br />
<strong>в</strong> т<strong>в</strong>ердом состоянии (Ag-Au, Au-Cu), которые<br />
образуют ряд т<strong>в</strong>ердых раст<strong>в</strong>оро<strong>в</strong> и обладают<br />
наилучшей с<strong>в</strong>ари<strong>в</strong>аемостью;<br />
• материалы, образующие низкотемпературные<br />
э<strong>в</strong>тектики (Al-Si, Au-Si) и обладающие<br />
удо<strong>в</strong>лет<strong>в</strong>оренной с<strong>в</strong>ари<strong>в</strong>аемостью;<br />
www.power-e.ru<br />
• металлы, <strong>в</strong>заимная диффузия которых при<strong>в</strong>одит<br />
к образо<strong>в</strong>анию интерметаллических<br />
соединений и э<strong>в</strong>тектик (Au-Al, Au-Sn),<br />
но при тщательном соблюдении технологии<br />
сборки они обеспечи<strong>в</strong>ают необходимое<br />
качест<strong>в</strong>о соединений.<br />
Для замены золотой про<strong>в</strong>олоки при монтаже<br />
приборо<strong>в</strong> термокомпрессионной с<strong>в</strong>аркой<br />
используются алюминие<strong>в</strong>ые ленточные <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>оды.<br />
На эффекти<strong>в</strong>ность и качест<strong>в</strong>о микрос<strong>в</strong>арных<br />
соединений при термокомпрессионной<br />
с<strong>в</strong>арке <strong>в</strong>лияют оксидные пленки, находящиеся<br />
на по<strong>в</strong>ерхности контактных площадок кристалло<strong>в</strong>.<br />
Осно<strong>в</strong>ными режимами я<strong>в</strong>ляются:<br />
усилие сжатия соединяемых элементо<strong>в</strong>, температура<br />
нагре<strong>в</strong>а соединения, длительность<br />
<strong>в</strong>ыдержки под да<strong>в</strong>лением. Да<strong>в</strong>ление при<br />
с<strong>в</strong>арке определяется допустимой деформацией<br />
про<strong>в</strong>одника и допустимым механическим<br />
<strong>в</strong>оздейст<strong>в</strong>ием на кристалл. Под<strong>в</strong>од тепла<br />
<strong>в</strong> зону с<strong>в</strong>арки определяется конструкти<strong>в</strong>ными<br />
особенностями прибора, под<strong>в</strong>ергаемого<br />
сборке, и может происходить путем общего<br />
нагре<strong>в</strong>а прибора, нагре<strong>в</strong>а только рабочего<br />
инструмента или одно<strong>в</strong>ременно рабочего инструмента<br />
и прибора. Время с<strong>в</strong>арки за<strong>в</strong>исит<br />
от соединяемых материало<strong>в</strong> и определяется<br />
экспериментальным путем, исходя из заданной<br />
прочности соединений.<br />
Соединение может <strong>в</strong>ыполняться <strong>в</strong>нахлест<br />
и <strong>в</strong>стык. При с<strong>в</strong>арке <strong>в</strong>нахлест про<strong>в</strong>олочный<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>од наклады<strong>в</strong>ают на металлизиро<strong>в</strong>анную<br />
контактную площадку (при этом ось <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>ода<br />
располагают параллельно плоскости контактной<br />
площадки). При с<strong>в</strong>арке <strong>в</strong>стык конец<br />
про<strong>в</strong>олочного <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>ода (ось <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>ода перпендикулярна<br />
плоскости контактной площадки)<br />
пред<strong>в</strong>арительно опла<strong>в</strong>ляют, образуя шарик<br />
диаметром, ра<strong>в</strong>ным уд<strong>в</strong>оенному диаметру<br />
при<strong>в</strong>ари<strong>в</strong>аемой про<strong>в</strong>олоки. Прочность с<strong>в</strong>арных<br />
соединений, <strong>в</strong>ыполненных <strong>в</strong>стык, значительно<br />
<strong>в</strong>ыше прочности соединений <strong>в</strong>нахлест<br />
и ра<strong>в</strong>на (при оптимальных параметрах режима)<br />
прочности при<strong>в</strong>ари<strong>в</strong>аемого про<strong>в</strong>одника.<br />
Это объясняется отсутст<strong>в</strong>ием участко<strong>в</strong>, образующихся<br />
при деформации присоединяемой<br />
про<strong>в</strong>олоки <strong>в</strong> ходе с<strong>в</strong>арки, <strong>в</strong> которых по<strong>в</strong>ышено<br />
напряжение надры<strong>в</strong>о<strong>в</strong>. Тип образующегося<br />
микрос<strong>в</strong>арного соединения за<strong>в</strong>исит от формы<br />
инструмента. Размер его торца должен быть<br />
не менее д<strong>в</strong>ух диаметро<strong>в</strong> при<strong>в</strong>ари<strong>в</strong>аемой про<strong>в</strong>олоки.<br />
Исследо<strong>в</strong>алось качест<strong>в</strong>о микрос<strong>в</strong>арных соединений<br />
алюминие<strong>в</strong>ых ленточных <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong>,<br />
<strong>в</strong>ыполненных термокомпрессионной с<strong>в</strong>аркой<br />
<strong>в</strong> разных технологических режимах: <strong>в</strong>ремени<br />
от 1 до 8 с, температуре +480…+560 °С.<br />
Да<strong>в</strong>ление при с<strong>в</strong>арке <strong>в</strong>ыбиралось из усло<strong>в</strong>ия<br />
получения деформируемой части <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>ода<br />
<strong>в</strong> пределах 0,23–0,25 мм, что соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>ует<br />
степени деформации 57–62%. Устано<strong>в</strong>лено,<br />
что при опускании инструмента на с<strong>в</strong>ари<strong>в</strong>аемые<br />
элементы <strong>в</strong> процессе термокомпрессионной<br />
с<strong>в</strong>арки при 480 °С происходит<br />
понижение температуры столика на 6–8 °С<br />
(рис. 6).<br />
По<strong>в</strong>ышение температуры до 560 °С при<strong>в</strong>одит<br />
к большему прогре<strong>в</strong>у инструмента<br />
<strong>в</strong>осходящими потоками <strong>в</strong>оздуха от нагретого<br />
предметного столика. Поэтому <strong>в</strong>лияние<br />
инструмента меньше, и температура столика<br />
снижается на 3–4 °С. Контроль качест<strong>в</strong>а при<strong>в</strong>арки<br />
ленточных <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> про<strong>в</strong>одился после<br />
диффузионной термо<strong>в</strong>ыдержки при 500 °С.<br />
Результаты контроля механической прочности<br />
на отры<strong>в</strong> под углом 90° предста<strong>в</strong>лены<br />
на рис. 7.<br />
Как показано на рис. 7, <strong>в</strong>о <strong>в</strong>сем допустимом<br />
температурном диапазоне (+480…+560 °С)<br />
механическая прочность с<strong>в</strong>арных соединений<br />
соот<strong>в</strong>етст<strong>в</strong>ует дейст<strong>в</strong>ующим требо<strong>в</strong>аниям.<br />
Однако при температурах менее 560 °С и <strong>в</strong>ремени<br />
с<strong>в</strong>арки менее 6 с отмечается по<strong>в</strong>ышенное<br />
отслаи<strong>в</strong>ание соединений при про<strong>в</strong>ерке<br />
прочности на отры<strong>в</strong> (рис. 8).<br />
Так как реальные по<strong>в</strong>ерхности соединяемых<br />
материало<strong>в</strong> шерохо<strong>в</strong>аты, то сближение<br />
их происходит не одно<strong>в</strong>ременно по <strong>в</strong>сей площади<br />
контакта. Поэтому <strong>в</strong> процессе с<strong>в</strong>арки<br />
на одних участках контакта процесс соединения<br />
может закончиться, а на других только<br />
начинаться. В результате пластической деформации<br />
происходит акти<strong>в</strong>ация контактных по-<br />
103
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 3’2010<br />
Технологии<br />
Рис. 8. Влияние температуры<br />
термокомпрессии на количест<strong>в</strong>о отслоений<br />
при про<strong>в</strong>ерке прочности на отры<strong>в</strong>: 1 — 480 °С;<br />
2 — 520 °С; 3 — 560 °С<br />
<strong>в</strong>ерхностей за счет образо<strong>в</strong>ания дефекто<strong>в</strong> кристаллической<br />
решетки <strong>в</strong> <strong>в</strong>иде дислокаций.<br />
С момента образо<strong>в</strong>ания акти<strong>в</strong>ных центро<strong>в</strong><br />
на контактных по<strong>в</strong>ерхностях наступает стадия<br />
раз<strong>в</strong>ития <strong>в</strong>заимодейст<strong>в</strong>ия соединяемых<br />
материало<strong>в</strong> — как <strong>в</strong> плоскости контакта, так<br />
и <strong>в</strong> объеме зоны контакта. Это создает усло<strong>в</strong>ия<br />
для <strong>в</strong>озникно<strong>в</strong>ения химических с<strong>в</strong>язей между<br />
контактными материалами, однако они еще<br />
недостаточны, что и при<strong>в</strong>одит к отслаи<strong>в</strong>анию<br />
соединений. Для у<strong>в</strong>еличения числа акти<strong>в</strong>ных<br />
центро<strong>в</strong> по <strong>в</strong>сей площади <strong>в</strong>заимодейст<strong>в</strong>ия и с<br />
целью минимизации отслоений необходимо<br />
у<strong>в</strong>еличи<strong>в</strong>ать не только температуру до 560 °С,<br />
но и <strong>в</strong>ремя с<strong>в</strong>арки до 6–9 с.<br />
При этом необходимо учиты<strong>в</strong>ать <strong>в</strong>ремя <strong>в</strong>ыдержки<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> после химической обработки<br />
до термокомпрессионной с<strong>в</strong>арки. Этот фактор<br />
<strong>в</strong>ажен, поскольку при хранении уже протра<strong>в</strong>ленных<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> со <strong>в</strong>ременем начинает расти<br />
пленка Al 2 O 3 .<br />
Керамические держатели с напыленным<br />
слоем алюминия, а также ленточные алюминие<strong>в</strong>ые<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>оды <strong>в</strong> количест<strong>в</strong>е по 60 шт.<br />
для удаления толстого оксидного слоя под<strong>в</strong>ергались<br />
обезжири<strong>в</strong>анию с последующей<br />
химической обработкой <strong>в</strong> течение 100 с<br />
<strong>в</strong> раст<strong>в</strong>оре на осно<strong>в</strong>е фтористого аммония.<br />
Затем указанные детали были разделены<br />
на четыре группы по 15 шт. <strong>в</strong> каждой.<br />
Термокомпрессионное присоединение ленточных<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> к керамическому держателю<br />
<strong>в</strong>ыполнялось при оптимальных режимах и с<br />
различным сроком хранения после химической<br />
обработки: 1 <strong>в</strong>ариант — 1 сутки; 2 <strong>в</strong>ариант<br />
— 10 суток; 3 <strong>в</strong>ариант — 20 суток; 4<br />
<strong>в</strong>ариант — 30 суток.<br />
Механическая прочность микрос<strong>в</strong>арных<br />
соединений контролиро<strong>в</strong>алась на отры<strong>в</strong> <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>ода<br />
под углом 90° на каждом <strong>в</strong>арианте после<br />
про<strong>в</strong>едения диффузионной термо<strong>в</strong>ыдержки<br />
при +500±20 °С и V к = 30 мм/мин. На <strong>в</strong>ыборке<br />
по 2 шт. из каждого <strong>в</strong>арианта про<strong>в</strong>едены исследо<strong>в</strong>ания<br />
состояния по<strong>в</strong>ерхностного слоя<br />
алюминия, а также лазерный фотоакустический<br />
контроль качест<strong>в</strong>а монтажа <strong>в</strong>нешних<br />
ленточных <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong>. Как показал эксперимент,<br />
наибольший процент отры<strong>в</strong>а с<strong>в</strong>арного<br />
соединения у <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> без обработки (83,3%),<br />
а самый малый — у исходных и с <strong>в</strong>ыдержкой<br />
1 сутки. Для <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> с <strong>в</strong>ыдержкой 10, 20 и 30<br />
суток характерен пропорциональный рост отказо<strong>в</strong>,<br />
обусло<strong>в</strong>ленный у<strong>в</strong>еличением <strong>в</strong>ремени<br />
<strong>в</strong>ыдержки (рис. 9).<br />
Это можно объяснить тем, что непротра<strong>в</strong>ленные<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>оды имеют больший слой оксидной<br />
пленки, что очень сильно ухудшает<br />
качест<strong>в</strong>о термокомпрессионных соединений.<br />
Внешний <strong>в</strong>ид термокомпрессионного соединения<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>ода с напыленным слоем алюминия<br />
показан на рис. 10.<br />
Чтобы <strong>в</strong>ыяснить <strong>в</strong>лияние этой оксидной<br />
пленки на качест<strong>в</strong>о формиро<strong>в</strong>ания микрос<strong>в</strong>арных<br />
соединений, был про<strong>в</strong>еден лазерный<br />
фотоакустический контроль качест<strong>в</strong>а монтажа<br />
<strong>в</strong>нешних ленточных <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong> на керамические<br />
платы, результаты которого предста<strong>в</strong>лены<br />
на рис. 11. Анализ лазерной фотоакустической<br />
топограммы показы<strong>в</strong>ает, что часть<br />
площади физического контакта изолиро<strong>в</strong>ана<br />
оксидной пленкой (с<strong>в</strong>етлые зоны <strong>в</strong> области<br />
с<strong>в</strong>арных соединений). Таким образом, <strong>в</strong>идно,<br />
что площадь физического контакта микрос<strong>в</strong>арных<br />
соединений уменьшается с у<strong>в</strong>еличением<br />
длительности хранения до 30 суток.<br />
Так, для образца № 1.1 с длительностью хранения<br />
1 сутки после тра<strong>в</strong>ления площадь физического<br />
контакта соста<strong>в</strong>ляет <strong>в</strong> среднем 53%,<br />
для образца № 3.2 через 20 суток хранения она<br />
снижается <strong>в</strong> среднем до 43%, а для образца №<br />
4.1 через 30 суток соста<strong>в</strong>ляет 27%. Полученные<br />
результаты исследо<strong>в</strong>аний указы<strong>в</strong>ают на присутст<strong>в</strong>ие<br />
дополнительной оксидной пленки<br />
<strong>в</strong> области микрос<strong>в</strong>арного соединения.<br />
Про<strong>в</strong>едены испытания по оценке надежности<br />
микрос<strong>в</strong>арных соединений, <strong>в</strong>ыполненных термокомпрессионной<br />
с<strong>в</strong>аркой. С целью <strong>в</strong>ыя<strong>в</strong>ления<br />
приборо<strong>в</strong> с механическими или структурными<br />
дефектами, которые проя<strong>в</strong>ляются при циклической<br />
смене температуры <strong>в</strong> изменении электропараметро<strong>в</strong><br />
или механических нарушениях, режимы<br />
испытаний <strong>в</strong>ыбраны следующие: температура<br />
<strong>в</strong> камере тепла +175±5 °С; температура <strong>в</strong> камере<br />
холода +60±3 °С; количест<strong>в</strong>о цикло<strong>в</strong> — 10;<br />
<strong>в</strong>ремя <strong>в</strong>ыдержки <strong>в</strong> камере — 30 мин.<br />
а<br />
б<br />
<strong>в</strong><br />
Рис. 9. Отказы приборо<strong>в</strong> при различном <strong>в</strong>ремени <strong>в</strong>ыдержки до термокомпрессионной с<strong>в</strong>арки<br />
Рис. 10. Внешний <strong>в</strong>ид соединения <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>ода<br />
с напыленным слоем алюминия: а) после<br />
термокомпрессионной с<strong>в</strong>арки; б) после<br />
про<strong>в</strong>ерки прочности на отры<strong>в</strong>; <strong>в</strong>) отслоение<br />
с<strong>в</strong>арного соединения<br />
104 www.power-e.ru
Сило<strong>в</strong>ая Электроника, № 3’2010<br />
Технологии<br />
Таким образом, оценка <strong>в</strong>сех факторо<strong>в</strong> процесса<br />
термокомпрессионной с<strong>в</strong>арки показы<strong>в</strong>ает,<br />
что оптимальными режимами я<strong>в</strong>ляются:<br />
температура +550±10 °С и <strong>в</strong>ремя не менее 6 с.<br />
По мере <strong>в</strong>озможности следует использо<strong>в</strong>ать<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>оды для с<strong>в</strong>арки сразу же после тра<strong>в</strong>ления;<br />
толщина напыленного слоя алюминия должна<br />
быть не менее 10 мкм. Надежность термокомпрессионных<br />
соединений ленточных <strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одо<strong>в</strong><br />
<strong>в</strong>озрастает при у<strong>в</strong>еличении толщины<br />
напыленного слоя алюминия до 10 мкм и у<strong>в</strong>еличении<br />
<strong>в</strong>ремени с<strong>в</strong>арки до 6 с.<br />
а б <strong>в</strong><br />
Рис. 11. Лазерная фотоакустическая топограмма термокомпрессионных соединений ленточными<br />
<strong>в</strong>ы<strong>в</strong>одами после хранения: а) 1 сутки; б) 20 суток; <strong>в</strong>) 30 суток<br />
Чтобы оценить <strong>в</strong>ажность конструкти<strong>в</strong>ного<br />
(толщины напыленного слоя алюминия)<br />
и технологического (температуры и <strong>в</strong>ремени<br />
термокомпрессии) факторо<strong>в</strong>, были испытаны<br />
образцы, <strong>в</strong> которых с<strong>в</strong>арка про<strong>в</strong>одилась<br />
на подложки с толщиной слоя алюминия 4,5<br />
и 10 мкм при <strong>в</strong>ремени 1 и 6 с. Видно, что надежность<br />
термокомпрессионных соединений<br />
<strong>в</strong>озрастает при у<strong>в</strong>еличении толщины напыленного<br />
слоя алюминия до 10 мкм и у<strong>в</strong>еличении<br />
<strong>в</strong>ремени с<strong>в</strong>арки до 6 с (рис. 12).<br />
Вы<strong>в</strong>оды<br />
Рис. 12. Влияние конструкти<strong>в</strong>но-технологических факторо<strong>в</strong> на количест<strong>в</strong>о отказо<strong>в</strong><br />
термокомпрессионных соединений: 1, 2 — толщина напыления 4,5 мкм, <strong>в</strong>ремя с<strong>в</strong>арки 1 — 1 с и 2 — 6 с;<br />
3, 4 — толщина напыления 10 мкм, <strong>в</strong>ремя с<strong>в</strong>арки 3 — 1 с и 4 — 6 с<br />
Литература<br />
1. Дейст<strong>в</strong>ие проникающей радиации на изделия<br />
электронной техники / Под ред. Е. А.<br />
Ладыгина. М.: ЦНИИ Электроника. 1980.<br />
2. Агаханян Т. М., Аст<strong>в</strong>ацатурьян Е. Р.,<br />
Скоробогато<strong>в</strong> П. К. Радиационные эффекты<br />
<strong>в</strong> интегральных микросхемах / Под ред. Т. М.<br />
Агаханяна. М.: Энергопромиздат. 1989.<br />
3. Бойченко Д. В., Никифоро<strong>в</strong> А. Ю.<br />
Исследо<strong>в</strong>ание <strong>в</strong>лияния технологии на радиационную<br />
стойкость операционных усилителей<br />
// Радиационная стойкость электронных<br />
систем. Научно-технический сборник.<br />
СПЭЛС. 2000.<br />
4. Мустафае<strong>в</strong> А. Г. Воздейст<strong>в</strong>ие ионизирующих<br />
излучений на биполярные транзисторы.<br />
Электронный научный журнал. http://<br />
zhurnal.ape.relarn.ru.<br />
5. Костюко<strong>в</strong> Н. С., Мумино<strong>в</strong> М. И., Атраш С. М.<br />
и др. Радиационная электропро<strong>в</strong>одность.<br />
М.: Наука. 2001.<br />
6. Виноградо<strong>в</strong> Б. А., Костюко<strong>в</strong> Н. С., Хариче<strong>в</strong>а<br />
Д. Л. Герметичные металлокерамические<br />
соединения. М.: Наука. 2004.<br />
7. Яко<strong>в</strong>ле<strong>в</strong> Г. А., Чистяко<strong>в</strong> Ю. Д., Сальни ко<strong>в</strong> В. М.,<br />
Сергатский В. И. Бесфлюсо<strong>в</strong>ая пайка<br />
<strong>в</strong> технологии сборки полупро<strong>в</strong>однико<strong>в</strong>ых<br />
приборо<strong>в</strong> и интегральных схем / Обзоры<br />
по электронной технике. Вып. 9 (963). М.:<br />
ЦНИИ Электроника. 1983.<br />
8. Кундас С. П., Ланин В. Л., Достанко А. П.<br />
и др. Ультраз<strong>в</strong>уко<strong>в</strong>ые процессы <strong>в</strong> произ<strong>в</strong>одст<strong>в</strong>е<br />
изделий электронной техники. Т.2.<br />
Минск: Бестпринт. 2003.<br />
www.power-e.ru<br />
105
Change language