книги / Микроэлектроника толстых пленок

в более легких условиях, можно использовать отвердители, содержащие растворитель и влагу. Но покрытия из подобных уретанов обладают излишней пористостью. Более непроницаемые покрытия можно получить из ароматических уретанов, полимеризующихся при темпе­ ратуре около 200° С. В процессе такой полимеризации выделяется фенол. Хотя его выделение приводит к не­ благоприятным последствиям, подслои из подобных уретанов весьма эффективны в таких схемах, как це­ почки резисторов, если в последующем на подслой нанести покрытие из подходящего материала. Если ста­ вится задача избежать последствий высокотемператур­ ного отверждения и выделения фенола, то можно взять ту или иную двухкомпонентную систему, образуемую изоциановым эфиром (сополимер) с каким-то отвердителем, содержащим на конце цепи гидроксильную груп­ пу. Приготовленную с соблюдением надлежащих требо­ ваний смесь можно хранить лишь ограниченное время, но отверждается она при сравнительно низких темпера­ турах.

Наносить подслои из эпоксидных смол, как правило, нецелесообразно. Даже если эти . смолы размягчить добавками таких сополимеров, как уретаны, применение аминных отвердителей сопряжено с определенным риском. Одна из опасностей при этом заключается в том, что амины способны восстанавливать окислы пал­ ладия в неглазурованных палладиевых резисторах.

Экономично наносить наружное покрытие погруже­ нием в состав на основе фенольных смол или диаллилфталата. При соответствующей технологии нанесения такие покрытия выдерживают испытания в жестких условиях, а их непроницаемость можно повысить допол­ нительно последующей вакуумной пропиткой воском или иными родственными материалами. Один из не­ достатков данного способа заключается в том, что он оправдывает себя >в условиях только более или менее поточного производства. Образующееся при погружении покрытие приобретает удовлетворительное качество лишь при обязательном условии использования приспособле­ ний для встряхивания партии покрываемых изделий, автоматического контроля вязкости и конвейеризации

ала зависит от характера технологического процесса нанесения защитного покрытия, обычно для этого пред­ почитают выбирать эпоксидные смолы из-за их хорошей термостойкости и сравнительно слабой проницаемости. Эпоксидные смолы годятся при малосерийном произ­ водстве и для заливки элементов в готовых капсулах, а также при поточном производстве, чаще всего литье­ вым прессованием. Поскольку у эпоксидных смол коэффициент линейного расширения гораздо больше, чем у керамической подложки или элементов схемы (50-10-в/град для эпоксидной смолы и 6,8- 10_6/град для окиси алюминия), обычно ненаполненную эпоксидную смолу непосредственно наносить на керамику нельзя. Одна из трудностей заключается в том, что эпоксидная смола в условиях изменяющейся температуры часто растрескивается, открывая доступ к проникновению дей­ ствия влаги на схему. Чтобы устранить этот недостаток, принято наносить буферное покрытие из кремнийорганических соединений или уретанов. Эпоксидную смолу можно подогнать к керамике по коэффициенту линей­ ного расширения посредством ее наполнения. Но для литьевого прессования и других аналогичных процессов формования наполненных эпоксидных смол требуется более высокое давление, что может привести к повре­ ждению капсулируемых элементов. Если же производят заливку жидкой смолой, подобного осложнения не воз­ никает, но из-за большой вязкости смолы трудно пол­ ностью удалить воздух, что сопровождается образова­ нием путей проникновения влаги вокруг выводов. По­ этому лучше пользоваться ненаполненными или умерен­ но наполненными смолами и наносить предварительно буферные подслои. В табл. 6.2 и 6.3 [9] указаны свойства литьевых и заливочных смол.

Чтобы собранные узлы выдержали испытания на термоциклирование и действие влаги, чрезвычайно важ­ но обеспечить прочность сцепления посредством очистки

ний и уретанов требуются грунты, содержащие функ­ циональные группы, например, этоксильных или метоксильных эфиров. Даже при такой предварительной

Таблица 6.2

обработке поверхностей нельзя обойтись без тщатель­ ной очистки д л я удаления всех следов припоя, отпечат­ ков пальцев и т. п. Но все-таки лучше обходиться без грунтов, так как грунтовка означает еще одну опера­ цию, проведение которой удорожает изготовление толстопленочной схемы.

При выборе буферных покрытий важно предусмот­ реть возможность их удаления при замене элементов или присоединении к схеме новых компонентов. Правда, это нетрудно сделать, когда буферные покрытия сде­ ланы из кремнийорганических соединений или уретанов, как это чаще всего и бывает на практике. Кремнийорганические соединения нередко поддаются удалению чисто механическими средствами. Если же последние оказы­ ваются недостаточными, то обработка силиконов хлори­ рованными растворителями приводит к такому их разбу­ ханию, что последующее удаление покрытий из них уже не создает никаких трудностей. Дальнейшим нагрева­ нием кремнийорганических соединений для отгонки растворителя можно полностью восстановить их преж­ ние свойства. Подобным же образом при обработке этиловым спиртом разбухают и уретановые покрытия, после чего их можно легко удалить. Последующая суш­ ка приводит к восстановлению их исходных свойств. Уретаны можно также растворить полностью в теплом растворе диметилсульфоксидов или других аналогичных материалов. Наружные оболочки из эпоксидных смол и реактопластов при ремонте вскрывают чисто механи­ ческими средствами, что, как правило, никаких ослож­ нений за собой не несет, если подслойное буферное по­ крытие имеет достаточную толщину. Полимерной защите присущи экономичность и высокий выход годной продук­ ции гражданского назначения (военные не признают такой защиты), если только действие окружающей

необходимо применять герметичный корпус. В табл. 6.5 и 6.6 [9] приведены данные о защищенности схем от действия влаги и нагревания в разных упаковках и их относительные стоимости.,

Таблица 6.6

Термостойкость различных корпусов

6.4. Способы окончательной герметизации

Существует ряд хорошо известных способов оконча­ тельной герметизации корпусов (табл. 6.7) [9], наиболь­ шее распространение среди которых получили сварка сопротивлением баллонов ТО-5 или ТО-8 и печная пайка твердым припоем плоских корпусов. Как показано на фиг. 6.7, при окончательной герметизации корпусов мож­ но использовать как автоматическую точечную сварку, так и сварку сопротивлением. В первом случае по краю корпуса последовательно накладывают ряд швов, пока не будет обеспечена полная герметизация корпуса. Этот способ обеспечивает герметизацию с высоким выходом годных плоских корпусов или баллонов типа ТО-5 и весьма перспективен в условиях массового производ­ ства.

Большой недостаток этого способа заключается в том, что технологическое обррудование приспособлено к гер­ метизации только однотипных корпусов, так что переход от корпуса одного вида к другому сопряжен с боль­ шими трудностями. Эта технологическая особенность очень неудобна для изготовителя гибридных схем, по­ тому что необходимо располагать возможностями вы­ пускать их большими партиями в разнообразной упа­ ковке. Типичный автомат для точечной сварки корпусов показан на фиг. 1.13.

С самого зарождения полупроводниковой промыш­ ленности герметизацию баллонов типов ТО-5 и ТО-8 производили сваркой сопротивлением. Этот надежный способ герметизации с высоким выходом годной продук­ ции применим к всевозможным корпусам, если они снабжены специальным фланцем для присоединения. Такую сварку можно производить как на переменном токе, так и на токе разряда конденсатора, но для круп­ ных корпусов необходимо применять только источники переменного тока.

Корпуса иногда заваривают и методом холодной сварки, осуществляемой посредством сосредоточенного сильного прижатия мягких (медных или никелевых) материалов. Соединение подобного рода свободно от тех недостатков, которые присущи другим видам соеди­ нений, как сварных, так и паянных твердыми припоями. Оно исключает попадание брызг и паров металлов, как это бывает при автоматической точечной сварке или за­ грязнений от припоя и флюса, как при пайке твердыми припоями. Главный его недостаток состоит в том, что оно сильно ограничивает выбор материалов, из которых можно изготовлять корпуса.

При промышленном производстве гибридных схем широко пользуются двумя способами пайки: запайкой по периметру и пайкой в печи. В обоих случаях крышку припаивают к корпусу мягким припоем или стеклянной фриттой. Наибольшее распространение в качестве при­ поев получили эвтектический сплав золота с оловом и сплавы золота с небольшими добавками кремния или германия.

Запайка по периметру больше приспособлена для герметизации малогабаритных корпусов (размером не более 10 X 10 мм). Чем больше корпус, тем труднее его паять. Чтобы обеспечить равномерность нагрева по пе­ риметру корпуса при запайке, необходим жесткий конт­ роль за размерами нагревателя. Чем длиннее периметр корпуса, тем труднее выдержать допуски по размерам. На фиг. 6.9 показан типичный периферийный гермети­ затор. Широко применяющаяся запайка твердым припо­ ем производится в конвейерной печи и дает герметичный спай с высоким выходом годной продукции. Типичный