Разработка конструкции и технологии изготовления логического элемента в интегральном исполнении

- вакуум–жидкостный метод позволяет визуально обнаружить газ, вытекающий из корпуса в случае наличия неплотностей. Чувствительность ~6,5_*10^-1 см³_*Па/с. Метод не требует сложного оборудования, для обнаружения грубых течей, используется как предварительный;

- компрессионно-термический метод  – разновидность вакуум–жидкостного, только рабочая жидкость нагрета. Чувствительность ~5,2_*10^-1 см³_*Па/с;

- влажностный  метод – универсальный, дает  объективную оценку качества  герметизации и является составной  частью климатических испытаний  ИМС. Одновременно оценивается стойкость материалов и покрытий корпуса к воздействию влаги. Испытания проводятся в камере тепла и влаги.

 

 Ввиду того, что производство данной микросхемы – крупносерийное,  будет  производится  выборочный  масс-спектрометрический  контроль  герметичности корпусов  ИМС, а так же вакуум-жидкостной контроль всех корпусов в партии.

 

6 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ   ВЫБОРА МЕТОДОВ МИКРОКОНТАКТИРОВАНИЯ  НАВЕСНЫХ КОМПОНЕНТОВ, КОНТАКТНЫХ  ПЛОЩАДОК ПЛАТЫ И ВЫВОДОВ КОРПУСА

 

Монтажные операции, связанные с присоединением выводов, осуществляют для создания внутри схемных  электрических соединений и для  коммутации периферийных контактов  ГИС с внешними выводами корпуса. Соединения должны быть прочными и  надежными, иметь хорошие электрофизические  параметры; воздействие технологических  режимов сборки не должно ухудшать параметров МС, контроль качества соединения должен быть простым и надежным.  Выводы можно присоединить пайкой или  микросваркой. С помощью пайки  получаются ремонтопригодные соединения, т.е. такие, которые можно демонтировать и перепаять без повреждения коммутируемых элементов. Инструменты, применяемых при пайке, достаточно просты. В то же время паяное соединение характеризуется относительно большой площадью, а сам процесс – низкой производительностью; возможно растворение материала перемычек и пленочных контактов в расплавленном припое; воспроизводимость параметров соединения невысока.

Поэтому применяем  микросварку. Ее преимуществами являются: возможность управления параметрами  процесса, его механизация и автоматизация; высокое качество и воспроизводимость параметров соединения; предопределенность формы и размера сварной точки, что приводит к минимизации площади получаемого соединения, хорошей свариваемостью материалов соединительных проволок и материала контактных площадок.

При проведении сварки необходимо учитывать следующие  требования:

- необходимо  стремиться к использованию одной  установки для всех видов сварки, что понижает стоимость конечного  изделия и повышает его технологичность;

- необходимо  не допустить перегрева активных  элементов;

- необходимо  использовать проволоку малой  массы и большой прочности. 

В разрабатываемой  ИМС применим следующие типы проволок: для присоединения контактных площадок платы к выводам корпуса –  алюминиево-кремниевая проволока А999К09 ГОСТ 618-72, прочность которой в отожженном состоянии достигает 450 Н/мм² при относительном удлинении до 4%. Проволоку выпускают в диапазоне диаметров 27-50 мкм.  Для формовки выводов навесных компонентов – золотую проволоку Зл999,9 ГОСТ 6835-76, которая выпускается в диапазоне диаметров 25-60 мкм, она имеет наилучшую электропроводность, но при этом обладает невысоким сопротивлением к разрыву, а также невысокой вибро- и удароустойчивостью (при этом входящей в пределы, заданные в техническом задании). 

Наиболее  эффективный метод сварки для  вышеназванных материалов – сварка косвенным импульсным нагревом (СКИН), которая и выбирается для данной разработки.  При СКИН  разогрев рабочей зоны осуществляется только в момент сварки импульсом тока, проходящим непосредственно через инструмент, после приложения давления. Специальная V-образная конструкция инструмента дает возможность сосредоточить выделяющуюся теплоту, передаваемую соединяемым элементам, на его торцевой (рабочей) части.  Сопротивление при этом падает, под действием приложенного давления происходит осадка металлического проводника и образование соединения. Локализация нагрева в зоне соединения существенно уменьшает тепловое воздействие на изделие. В тоже время во избежание теплового удара на подложку в зоне сварки часто требуется небольшой общий подогрев изделия, т.е. нагрев рабочего столика. Основными параметрами процесса являются давление и температура нагрева инструмента, а также длительность импульса нагрева. Для точного дозирования энергии, подводимой в зону сварки и уменьшения инерционности процесса используют амплитудно-модулированный импульс тока с несущей частотой от 0.5 до 1.5 кГц.  Устройство автоматической стабилизации обеспечивает точность температуры торца инструмента в пределах ±(2-5)°С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7  РАЗРАБОТКА  МАРШРУТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ  ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИС

 

 

1.  Технологический процесс изготовления платы 

 

Технологический процесс  изготовления платы состоит из подготовительных операций, основных операций, и операций контроля.

Исходными данными для разработанного маршрутного  технологического процесса являются: материалы резисторов - сплав РС 3710, проводниковые структуры: адгезионный  подслой – хром, проводниковый  слой – алюминий, защитный слой –  никель, диэлектрический защитный слой – фоторезист ФН-11с, маркировочный слой – фоторезист ФП-58-6. Технологический процесс, разработанный на основе типовых техпроцессов, представлен на рисунке 7.1.

 

 

 

 

Подготовка оборудования

А

005

Подготовка испаряемых материалов и испарителей

А

010

Очистка и контроль чистоты  подложек

А

015

Подготовка технологических материалов и очистка фоторезиста

А

020

Подготовка плат – "свидетелей"

А

025

Подготовка фотошаблонов

А

030

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

035                            Напыление РС-слоя

          

 

Б

 

 

 

Рисунок 7.1 – Технологический процесс  изготовления платы

Б

040                          Нанесение фоторезиста

 

 

045                             Сушка фоторезиста

 

 

050                                   Совмещение

Фотошаблон

для резисторов

из РС3710

 

055                                 Экспонирование

 

Фоторезист остаётся на местах будущих резисторов

060                          Проявление фоторезиста

 

 

065                         Задубливание фоторезиста

 

 

Травитель № 1

070                                   Травление РС

075                                      Промывка

080                           Удаление фоторезиста

 

 

095                         Контроль внешнего вида

090                                          Сушка

085                                       Промывка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

 

 

 

 

 

                                   Рисунок 7.1, лист 2

В

100                              Напыление Cr, Al, Ni

 

 

105                           Нанесение фоторезиста

 

 

110                              Сушка фоторезиста

 

Фотошаблон проводникового

слоя

115                                  Совмещение

 

 

120                               Экспонирование

 

Фоторезист остаётся на месте проводникового слоя

125                         Проявление фоторезиста

 

 

130                       Задубливание фоторезиста

                                

Травитель № 2, 3

135                    Травление никеля – алюминия, Cr

140                                      Промывка

 

 

145                            Удаление фоторезиста

 

 

150                                      Промывка

 

 

 

155                                         Сушка

 

160                           Контроль внешнего вида

 

   

Г

 

 

 

 

                                 Рисунок 7.1, лист 3

Г

 

165      Контроль электрических параметров резисторов

 

 

                                       

170                              Подгонка резисторов

 

 

175                            Нанесение фоторезиста

 

 

180                               Сушка фоторезиста

 

Фотошаблон защитного диэлектрического слоя

185                                   Совмещение

190                                 Экспонирование

 

Фоторезист остаётся на месте защитного диэлектрического слоя

195                        Проявление фоторезиста

 

200                                 Задубливание

 

 

 

205                           Контроль внешнего вида

 

 

 

210                          Нанесение фоторезиста

 

 

220                                     Совмещение

215                              Сушка фоторезиста

 

 

Фотошаблон маркировочного слоя

 

 

 

Д

                                      

 

 

                                Рисунок 7.1, лист 4

 

Д

225                              Экспонирование

 

Фоторезист остаётся на месте маркировочного слоя