СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА Российский патент 1996 года по МПК H01L23/00 

Изобретение относится к микроэлектронной технике, в частности к технологии изготовления микроэлектронных сборок, интегральных микросхем и других приборов в пластмассовых корпусах с использованием защитного покрытия кристалла для улучшения герметизации.

Известен способ изготовления полупроводниковых приборов, в частности ИМС (БИМС), когда за основу берется коваровая рамка с выводами, позолоченными в тех местах, где с помощью эвтектического сплава прикрепляется кристалл, привариваются вывода (1).

Недостатком способа является беспрепятственное проникновение влаги и загрязняющих примесей до поверхности кристалла через поры в пластмассе или вдоль поверхности раздела между пластмассой и гибкими металлическими выводами, траверзами или того и другого одновременно с последующей коррозией металлизации и выхода прибора из строя.

Широко распространенным среди жидких компаундов является компаунд СИЭЛ 159-230(2), представляющий собой смесь низкомолекулярного каучука МВК-3 и олигометилгидриддеметилсилоксана, который отверждается при Т 170±10^oC в течение 6 ч после введения катализатора и образуют "резиноподобную шапку".

Недостатком способа изготовления полупроводникового прибора с использованием "жидких компаундов" в качестве защитного покрытия кристаллов перед опрессовкой пластмассой является:
высокое содержание примесей, влияющих на величину заряда и его стабильность как при повышенных, так и при комнатных температурах, или вовсе неконтролируемое содержание примесей;
слабые влагостойкость и кислотостойкость.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ защиты полупроводниковых приборов перед герметизацией (3).

Недостаток способа заключается в длительном отверждении компаунда, разработке специального оборудования для его сушки, способного обеспечить задание температуры в сушильном шкафу, повышающейся со скоростью 20^oC/час.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности защитного покрытия кристалла.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве материала защитного покрытия используют композицию при следующем соотношении ингредиентов, мас.

роливсан 90 94
малеиновый ангидрид 2 3
ароматические растворители 4 7
нагрев осуществляется до 190 210^oC, а выдержку проводят в течение 1,9 2,1 ч. В качестве ароматических растворителей используют соединение из ряда включающего бензол, толуол или их смеси.

Малеиновый ангидрид вводится в композицию непосредственно перед использованием и служит ускорителем отверждения компаунда.

Компаунд обладает рядом ценных свойств:
цементирующая способность при 120±5^oC не менее 2,3 кгс;
удельное объемное электрическое сопротивление при +15 -35^oC не менее 10¹⁵ Ом•см,
+180±2^oC не менее 10¹³ Ом•см;
высокая электрическая прочность.

Состав компаунда подбирается по скорости полимеризации, определяемого через время желатинизации. Для доказательства положительного эффекта в указанных диапазонах, роливсан 94, малеиновый ангидрид 2, толуол 4 были проведены испытания по установлению оптимального времени желанизации в зависимости от содержания малеинового ангидрида (МА) и температуры.

После отверждения компаунда производится опрессовка пластмассой с последующим разделением на отдельные приборы и измерением электропараметров.

В качестве примера было взято изготовление транзисторных сборок в следующей последовательности технологических операций;
сборка приборов на выводной рамке;
подготовка компаунда в следующем соотношении компонентов роливсан МВ-1 94- или 1000 ч. малеиновый ангидрид 2% или 19 ч. толуол 4% или 42 ч.

проведение операции "нанесения защитного покрытия";
отверждение компаунда при +200±10^oC в течение 2±0,1 ч;
герметизация пластмассовых корпусов, облуживание выводов;
отмывка;
измерение электропараметров.

Так как в пластмассовых корпусах влага и загрязняющие примеси проникают на поверхность кристаллов через поры в пластмассе или вдоль поверхности раздела между ней и гибкими выводами, траверзами, были проведены испытания:
на влагостойкость в камере тепла и влаги в течение 4 сут (кратковременное воздействие) и в течение 21 сут (длительное воздействие) в режиме 40±3^oC, влажность 98%
на стойкость к воздействию флюсов:
на термоциклирование при -60±3^oC, +85±3^oC с количеством циклов 10, длительностью одного цикла в течение 1 ч и с измерением электропараметров, спустя 2 часа после выдержки при комнатной температуре;
термоэлектротренировка при +85^oC, И_св 12B, T_c 6,3 мА, время 24 ч;
контрольный прогон в режиме испытаний на надежность: T +85^oC±3^oC, И_св 12B, I_c 6,3 мА, время 168 ч.

Благодаря использованию в процессе изготовления транзисторной сборки, микросхем и других полупроводниковых приборов одностадийного непродолжительного отверждения защитного покрытия в сравнении с наиболее прогрессивными техническими решениями в этой области, существенно повышается производительность труда и процент годных приборов при сравнительно низких экономических затратах на используемые материалы. ТТТ1

Сущность изобретения: в качестве защитного покрытия кристаллы используют композицию при следующем соотношении компонентов, в %: роливсан 90 - 94, малеиновый ангидрид 2 - 3, ароматические растворители 4 - 7. Отверждение ведут путем термообработки при Т = 190 - 210^oC в течение времени, равном 2±0,1 ч. В качестве ароматических растворителей используют соединения из ряда, включающего бензол, толуол или их смеси. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий изготовление полупроводникового кристалла, напайку кристалла на выводную рамку, нанесение на поверхность кристалла материала защитного покрытия, содержащего роливсан, его отверждение путем нагрева и выдержки и опрессовку пластмассой, отличающийся тем, что в качестве материала защитного покрытия используют композицию при следующем соотношения ингредиентов, мас.

Роливсан 90 94
Малеиновый ангидрид 2 3
Ароматические растворители 4 7
нагрев осуществляют до 190 210 ^oС, а выдержку проводят в течение 1,9 2,1 ч.