Способы проверки герметичности полупроводниковых приборов

Способы проверки герметичности полупроводниковых приборов

КОНТРОЛЬ ГЕРМЕТИЧНОСТИ МАЛОГАБАРИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ В ЗАМКНУТОЙ ОБОЛОЧКЕ

К малогабаритным изделиям в замк­нутой оболочке относятся различные по­лупроводниковые приборы, микросхемы, многие виды радиодеталей, реле, аккуму­ляторы, резонаторы и т.п.

Специфика контроля герметичности таких изделий связана с отсутствием дос­тупа к внутренней полости загерметизи­рованных изделий. Вместе с тем методы и способы контроля герметичности должны обеспечивать надежную отбраковку не­герметичных изделий, а также в связи с их массовым выпуском — высокую произво­дительность и возможность автоматиза­ции. Подавляющее большинство изделий с замкнутыми оболочками при их производ­стве заполняются сухим воздухом, по утечке которого можно контролировать герметичность, используя специфическую разновидность пузырькового метода. Спо­соб заключается в погружении изделий в жидкость с высокой температурой кипе­ния, например этиленгликоль. Жидкость нагревают до максимально высокой тем­пературы, допустимой для погружаемых в жидкость контролируемых изделий. Течи обнаруживаются по пузырькам выходяще­го через них воздуха в результате повы­шения давления в полости изделия при его нагревании. При температуре 100 . 120 °С регистрируются течи

10 -5 м 3 · Па/с. Такая чувствительность для большинства изделий явно недостаточна.

Для повышения чувствительности способа контроля изделия перед погруже­нием их в высококипящую жидкость опрессовывают при давлении 3 . 5 атм в течение 5 . 20 ч (чем ниже давление оп­рессовки, тем дольше должно быть время опрессовки) в низкокипящей жидкости, например во фреоне-113 с точкой кипения 47,6 °С. Опрессовку осуществляют сле­дующим образом: открытую кювету на­полняют жидким при нормальных услови­ях фреоном-113; изделия укладывают в кювете, которую размещают в сосуде, вы­держивающем высокое давление; сосуд герметизируют, и затем в него подают воздух или инертный газ под высоким давлением.

В процессе опрессовки жидкость че­рез течи проникает в полость негерметич­ных изделий. Затем изделия погружают в нагретый этиленгликоль. От разогрева корпуса изделия фреон-113 в его полости вскипает и за счет высокой упругости пара вытекает через течи, обеспечивая более интенсивное образование пузырьков. В ре­зультате регистрируются течи вплоть до 10 -7 м 3 · Па/с, существенно расширяющие диапазон разбраковки изделий при произ­водственном контроле герметичности. Но и такая чувствительность для многих из­делий, например,интегральных микро­схем, кварцевых резонаторов и т.п., недос­таточна.

Для обеспечения требуемой степени герметичности не­обходимо использовать специальные пробные вещества, утечку которых можно было бы зарегистрировать с помощью высокочувствительной аппаратуры. Такой аппаратурой, отвечающей названным тре­бованиям, является гелиевый масс-спект­рометрический течеискатель. Введение пробного вещества (гелия) в полости из­делий непосредственно при их изготовле­нии является наиболее простым и опти­мальным решением, поскольку обеспечи­вается достаточно высокая чувствитель­ность контроля независимо от объема внутренней полости изделия.

Однако в силу ряда причин введение пробного вещества в изделия при их гер­метизации не всегда возможно. Поэтому в практике контроля герметичности замкну­тых изделий широко распространен спо­соб введения пробного вещества посред­ством опрессовки изделий перед их кон­тролем. Суть способа состоит в выдержке изделий в среде пробного вещества при повышенном давлении (р₀ =3 . 5 атм) в течение определенного времени /₀. После опрессовки изделия некоторое время пе­ред контролем выдерживаются на воздухе с целью снижения фоновых сигналов, обу­словленных десорбцией пробного вещест­ва с поверхности изделий. При принятых в производстве режимах опрессовок в по­лость изделия вводится ограниченное ко­личество пробного вещества, но для реги­страции малых и средних течей вполне достаточное.

В производстве малогабаритных замкнутых изделий контроль герметично­сти дополнительным (пузырьковым) ме­тодом во избежание закупорки малых те­чей жидкостью проводится после высоко­чувствительного контроля.

В качестве дополнительного способа контроля изделий в замкнутой оболочке в связи с их опрессовкой в жидком фреоне- 113 можно принять галогенный метод, расширяющий диапазон регистрируемых течей по сравнению с пузырьковым мето­дом. Но и в этом случае сохраняющийся двойной контроль изделий достаточно трудоемок и сложен.

В конце 80-х гг. прошлого века раз­работаны два новых метода (магнитораз­рядный и электронозахватный), позво­ляющие в едином цикле контроля регист­рировать течи в требуемом диапазоне до видимых невооруженным глазом щелей и отверстий. Оба метода сравнительно легко поддаются автомати­зации, что очень важно в связи с массо­вым характером производства малогаба­ритных изделий в замкнутой оболочке.

Курс обучения «Основы течеискания и вакуумной техники» 12–14 октября 2021 года

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В. И. Ульянова и ООО «ВАКТРОН» приглашают сотрудников предприятий принять участие в курсе повышения квалификации «Основы течеискания и вакуумной техники».

Программа является подготовительным курсом к аттестации персонала в области контроля герметичности по требованиям РОСТЕХНАДЗОР (СДАНК-01-2020, СДАНК-02-2020) и РОСАТОМ ГОСТ Р 50.05.01-2018, ГОСТ Р 50.05.11-2018.

По результатам обучения сотрудник получает удостоверение о повышении квалификации государственного образца по университетской программе дополнительного профессионального образования. Курс проводится согласно лицензии на образовательную деятельность №1103.

Проводимый экзаменационный контроль может быть учтен аттестационным центром для выдачи удостоверения на право подготовки заключений о контроле герметичности. Курс на практике подготовит к квалифицированной эксплуатации и обслуживанию современного вакуумного оборудования.

Занятия будут проходить в очной форме в отеле «Новый Петергоф», Санкт-Петербург, Петергоф, Санкт-Петербургский проспект, 34. Для слушателей семинара действуют специальные цены на бронирование номеров. Мест в группе – 15. Необходима предварительная регистрация. Регистрация участников: 8 (812) 989-04-49 доб.2, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Актуальная информация в телеграм ВАКТРОН.

Источник

Герметизация компонентов и РЭА. Способы контроля герметичности.

Корпусная герметизация. Корпуса предназначены для защиты элементов и компонентов интегральных схем (ИС) от климати­ческих (влага, газы) и механических воздействий и светового облучения. Корпус обес­печивает эффективный отвод тепла от тепловыделяющих элементов и компонентов микросхемы. Металлический корпус осуществляет также экранирование от воздейст­вия электростатических, а в некоторых случаях и магнитных полей. Корпус имеет вы­воды, с помощью которых микросхему монтируют на печатную плату. Контактные площадки платы ИС электрически соединены с выводами корпуса.

В зависимости от материалов корпуса делятся на следующие типы: стеклянные, керамические, пластмассовые, металлостеклянные, металлокерамические, металлополимерные, стеклокерамические.

Герметичность корпуса достигается применением непроницаемых для влаги и газов материалов и вакуумплотным соединением этих материалов.

В конструкциях корпусов широко используются соединения металлов с метал­лами, стеклом, керамикой и полимерами, керамики с керамикой и стеклом, стекла со стеклом и др. Высокотемпературные стекла и керамику обычно соединяют с помощью промежуточного слоя легкоплавкого стекла. Определенные трудности возникают при образовании вакуумплотных соединений металлов с керамикой и стеклом.

В зависимости от конструкции корпуса, применяемых материалов и особенностей микросхемы используют следующие методы герметизации:

1) Cварка (Холодная, ЭКС, Аргонно-дуговая сварка, ТКС, СКИН, сдвоенным электродом, У.З, Роликовая)

2) Пайка (припоями; стеклом;)

5) Герметизация капсулированием

6) Герметизация в вакуум-плотных корпусах.

Опрессовку микросхем осуществляют методом литья под давлением во временные формы компаундов горячего отверждения. Ввиду давления и высокой температуры требуется предварительная защита собранного узла (особенно проволочных перемычек) с помощью компаундов холодного отверждения.

При герметизации капсулированием изделие помещается в корпус (капсулу) выводами наружу. Свободный торец капсулы и выводы заливаются компаундом. При использовании металлических капсул (чаще анодированный алюминий) влагостойкость корпусов резко возрастает, поэтому часто под капсулированием понимается герметизация в металлополимерные корпуса.

Для бескорпусной защиты полупроводниковых структур используются в основном неорганические и органические полимерные материалы. Более высокой надёжностью характеризуются покрытия из неорганических материалов, однако, бескорпусная защита на основе органических материалов гораздо дешевле.

Бескорпусную герметизацию выполняют пропиткой, обволакиванием герметиком, заливкой полимером, а также опрессовкой расп­лавленным термопластическим или термореактивным материа­лом.

Обволакивание — наиболее простой способ, при ко­тором каплю герметика наносят на сборку или кратковремен­но погружают сборку в герметик. Этот способ используют для предварительной защиты изделий перед заливкой или опрессов­кой.

Заливку выполняют в специальные многократного ис­пользования литьевые формы из силиконовой резины. Заливка может быть свободной или в вакууме.

Литьевое прессование является наиболее совер­шенным способом создания бескорпусных оболочек, применяе­мым в серийном производстве. Этот способ основан на исполь­зовании разъемных пресс-форм и пресс-порошков, получаемых из эпоксидных и кремнийорганических смол или их компози­ций.

¾ размещение изделий в специальной пресс-форме,

¾ заполнение индивидуальных полостей с изделиями в пресс-форме герметизирующим расплавленным составом на специальных пресс-установках при сравнительно низких давлениях,

¾ выдержка определенное время под давлением при повышенной температуре для отверждения материала,

¾ извлечение загерметизированных изделий,

¾ удаление литников и облоя.

Контроль качества герметизации

Наиболее точным является радиоактивный метод.При испытании с помощью счетчиков регистрируется интенсивность гамма-излучения газа, вытекающего из кор­пуса. Вследствие сложности и высокой стоимости этот метод используется только в экспериментальном производстве.

Масс-спектрометрический метод основан на обнаружении гелиевым течеискателем гелия, предварительно введенного в корпус прибора. Применение гелия обуслов­лено его высокой проникающей способностью (малые размеры молекул). Чувствитель­ность метода определяется чувствительностью течеискателя. Высокая проникающая способность гелия затрудняет обнаружение больших течей, так как к моменту испытания гелий может полностью вытечь из корпу­са. Поэтому для образцов, подлежащих испытанию, целесообразно вводить гелий после герметизации, но непосредственно перед испытанием.

При проверке герметичности вакуум-жидкостным методом микросхемы поме­щают в емкость с керосином или уайт-спиритом, над которым создается разрежение Вытекающий из корпуса газ (непрерывная струйка пузырьков) позволя­ет определить не только интенсивность, но и место расположения течи

Компрессионно-термический метод отличается от предыдущего тем, что испы­туемые микросхемы погружают в нагретое масло. При этом давление газа внутри кор­пуса повышается и чувствительность метода несколько увеличивается

Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 1699 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

145844 (Безкорпусная герметизация полупроводниковых приборов), страница 12

Описание файла

Документ из архива «Безкорпусная герметизация полупроводниковых приборов», который расположен в категории «рефераты». Всё это находится в предмете «технология» из раздела «Студенческие работы», которые можно найти в файловом архиве Студент. Не смотря на прямую связь этого архива с Студент, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе «рефераты, доклады и презентации», в предмете «технология» в общих файлах.

Онлайн просмотр документа «145844»

Текст 12 страницы из документа «145844»

Все методы контроля чистоты поверхности, основанные на смачивании водой, неприменимы для контроля чистоты после отмывки в растворителях или их парах, так как поверхность, обрабатываемая в растворителях, гидрофобна и при контроле на смачиваемость дает 100% загрязняемость. Кроме того, этими методами нельзя обнаружить гидрофобные загрязнения, если имеются следы смачивающих поверхностно-активных веществ. В этом случае даже при наличии гидрофобных загрязнений на поверхности будет образовываться непрерывная плёнка воды.

Метод контактной разности потенциалов. Химическая обработка, влияя на локализованный на поверхности заряд, изменяет поверхностные потенциал. Это изменение контролируют по равному изменению контактной разности потенциалов. Измерительная установка состоит из генератора, звуковые колебания которого через электромеханическую систему приводят в колебательное движение динамический конденсатор, одной обкладкой которого является контролируемая пластина, а другой — эталонный электрод. В результате на конденсаторе возникает переменной напряжение, амплитуда , которого пропорциональна разности потенциалов между его обкладками, а значит зависит от состояния поверхности контролируемой поверхности.

Метод радиоактивных изотопов (меченых атомов). Этот метод основан на обнаружении загрязнений, содержащих радиоактивные изотопы, и применяется для оценки эффективности процессов отмывки. Радиоактивные загрязнения специально наносят на отдельные участки или на всю поверхность на отдельные участки или на всю поверхность и после промывки по выбранной технологии их остатки определяют с помощью счётчика Гейгера. Метод обладает очень высокой чувствительностью (в 1000 раз больше , чем методы основанные на смачивании ) и применяются главным образом в лабораторных условиях, так как в производственных условиях трудно обеспечить необходимые меры защиты от радиоактивного излучения.

Метод измерения удельного сопротивления моющих растворов. Этот метод позволяет определить содержание ионных загрязнений в промывочной воде и различных растворителях. В производственных условиях метод измерения удельного сопротивления моющего раствора применяют для контроля длительности процесса отмывки: отмывку ведут до тех пор, пока не будут равны удельные сопротивления раствора на входе в промывочную ванную и на выходе из неё.

Этот метод не позволяет обнаружить нерастворимые или слабо диссоциирующие загрязнения, даёт заниженные результаты, так как некоторые загрязнения лишь частично удаляются с поверхности в процессе отмывки, и не позволяют оценить распределение загрязнений по поверхности, так как даёт информацию лишь об общем количестве растворимых ионных загрязнений.

Контроль качества промывки.

Контроль качества осуществляют с помощью микроскопа . При этом пластины должны быть без пятен, разводов, подтёков. Допускаются одна-две светящиеся точки в тёмном поле микроскопа площадью около 0,6 мм 2 . Гидрофобные загрязнения обнаруживают методом, основанным на изменении угла смачивания поверхности водой. При неудовлетворительном качестве отмывки обработку повторяют.

Такая оценка качества отмывки имеет существенный недостаток: для контроля пластину необходимо извлечь из тары для хранения и поместить на предметный столик микроскопа или установки контроля угла смачивания. Поэтому поверхность пластин при контроле загрязняется в результат контакта с атмосферой.

После отмывки необходимо сразу же передать пластины на следующую операцию, так как при хранении происходит загрязнение их поверхности. Если отмытые пластины необходимо хранить, их поверхность следует защищать от воздействия внешней среды. Так, полимерный комплекс КС-1 позволяет надёжно защищать полупроводниковые пластины от внешней атмосферы в течение достаточно длительного времени (до 10 суток). Кроме того, очищенные полупроводниковые пластины можно хранить в герметичном сосуде с парами фреона.

Сушка деталей.

На производстве применяются следующие виды сушки: воздушная сушка в сушильных камерах, горячая сушка в сушильных шкафах , радиационная сушка, сушка токами высокой частоты.

При воздушной сушке в сушильных камерах детали или заготовки размещают на полках и выдерживают до нескольких суток при нормальной сушке (15–20 С) температуре.

Длительный срок сушки является крупным недостатком воздушной сушки.

Для горячей сушки обычно применяют сушильные шкафы или камеры и конвейерные сушильные установки, обогреваемые паром или электрообогревателями.

В сушильных шкафах с электрическим обогревом детали выдерживают при температуре 65–70 С до постоянства веса. Во избежания растрескивания деталей температуру в сушильных шкафах повышают постепенно.

В конвейерных сушильных установках производят сушку тонкостенных деталей.

Непрерывно действующие конвейерные сушильные установки являются наиболее эффективными для тонкостенных деталей. В таких установках сушка тонкостенных деталей в зависимости от величины и формы длится 2–3 часа.

Радиационная сушка основана на обогреве деталей лучистой энергией, излучаемой раскалёнными телами: нитями ламп, спиралями электронагревательных приборов, металлическими панелями, обогреваемыми газом.

На рисунке показана камера для радиационной сушки. В качестве источника лучистой энергии в камере установлены лампы инфракрасного свечения, расположенные в шахматном порядке под сводом и на боковых стенках камеры.

Радиационная сушка эффективнее конвейерных установок в несколько раз, особенно при сушке плоских изделий с небольшой толщиной стенок.

При сушке токами высокой частоты детали, помещённые между обкладками контурного конденсатора генератора высокой частоты, равномерно прогреваются по всей массе, при этом благодаря быстрому прогреву детали по всей её толщине срок сушки сокращается в несколько раз по сравнению с сушкой нагретым воздухом.

Контроль герметичности полупроводниковых приборов.

Одной из задач герметизации является предотвращение проникновения внутрь корпуса газов из окружающей среды, всегда со­держащих влагу. Проникающая в корпус влага раство­ряет газы и загрязнения, образуя в условиях электриче­ских напряжений электролитические пары. В свою оче­редь, это приводит к возникновению отказов, выража­ющихся в шунтирующих утечках, коротких замыканиях и обрывах.

Для полых (газонаполненных) корпусов'» достаточно объективным показателем качества герметизации может служить величина течи из корпуса. Для микросхем, опрессованных пластмассами, необходимо проводить ис­пытания непосредственно в атмосфере с повышенной влажностью. Методы испытания должны одновременно удовлетворять требованиям высокой чувствительности и экономичности.

Наиболее чувствительным является радиоактив­ный метод (чувствительность 10

8 —5-10″ 9 мкм рт. ст.-л/с). Образцы, подлежащие испытанию, герметизи­руются в атмосфере сжатого радиоактивного газа (на­пример, Кг 85 ). При испытании с помощью счетчиков ре­гистрируется интенсивность гамма-излучения газа, вы­текающего из корпуса. Вследствие сложности и высокой стоимости этот метод может быть рекомендован только в экспериментальном производстве (отработка конструк­ции корпуса или технологии герметизации).

Масс-спектрометрический метод основан на обнаружении гелиевым течеискателем гелия, предва­рительно введенного в корпус прибора. Применение ге­лия 0’бусловлено его высокой проникающей способностью (малые размеры молекул). Чувствительность метода определяется чувствительностью течеискателя (для течеискателя ПТИ-6 Ю- 7 мкм рт. ст.-л/с). Высокая про­никающая способность гелия затрудняет обнаружение больших течей, так как к моменту испытания гелий мо­жет полностью вытечь из корпуса. Поэтому для образ­цов, подлежащих испытанию, целесообразно вводить ге­лий после герметизации, но непосредственно перед ис­пытанием. Для этого герметизированные микросхемы выдерживают в течение нескольких суток в бомбе, за­полненной гелием до давления 4 ат. Масс-спектрометри­ческий метод целесообразен только для выборочного контроля.

При проверке Герметичности вакуумно-жидкостным методом микросхемы помещают в емкость с керосином или уайт-спиритом, над которым создается разрежение (10—15 мм рт. ст.). Вытекающий из корпу­са газ (непрерывная струйка пузырьков) позволяет оп­ределить не только интенсивность, но и место располо­жения течи. Чувствительность метода 5-Ю- 3 мкм рт. ст.-л/с. Он является весьма распространенным в производстве для выборочного метода контроля. Компрессионно-термический метод отличается от предыдущего тем, что испытуемые микро­схемы погружают в нагретое масло. При этом давление газа внутри корпуса повышается и чувствительность ме­тода несколько увеличивается (4-10

Описание технологического процесса.

Ниже приведена блок–схема технологического процесса, характеризующая последовательность проведения технологических операций:

Источник