Способ сборки интегральной схемы Советский патент 1992 года по МПК H01L23/00 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии сборки интегральных микросхем (ИС) в пластмассовый корпус, и может быть использовано при сборке других полупроводниковых приборов в бескорпусном исполнении либо герме- тизации в произвольный корпус.

Цель изобретения - повышение выхода годных и надежности ИС.

На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа.

Согласно способу сборки интегральной схемы, включающему монтаж полупроводникового кристалла на выводной рамке, нанесение на поверхность кристалла и внутреннюю часть выводов рамки защитного порошкового покрытия, термообработку и герметизацию пластмассой, в качестве материала защитного порошкового покрытия выбирают плавкий фторуглеродный полимер, а термообработку осуществляют при температуре на 0,5-100°С выше температуры плавления кристаллитов фторуглеродного полимера.

В качестве фторполимера используют продукт сополимеризации тетрафторэтилего

V4

СА)

на и этилена либо трифторхлорэтилена и этилена.

Фторуглеродные полимеры имеют низкую влагопроницаемость5 10 г/см -с Па, что на два порядка величины меньше, чем влагопроницаемость эпоксидных смол и на 4-5 порядков меньше влагопроницаемости кремнийорганических полимеров. Следовательно, применение их в качестве защитных пленок при сборке НС весьма перспективно. Известно, что даже50 А пленка тефлона (напыленная в ВЧ-плазме) на поверхности кристалла замедляет скорость коррозии алюминиевых шин в 10-20 раз.

Технологические процессы при сборке ИС в пластмассовый корпус должны характеризоваться минимальной трудоемкостью и наибольшей производительностью. Основные трудности При использовании фто- руглеродных полимерных покрытий в качестве защитных - высокая трудоемкость и малая производительность процессов, связанных с вакуумными методами нанесения.

Способ осуществляется следующим образом.

На металлическую выводную рамку 1 (а) монтируют полупроводниковый кристалл 2 любым известным способом так, чтобы в дальнейшем можно было нагревать сборку до температуры, превышающей температуру плавления кристаллитов; полимера (250- 300°С). Следовательно, нельзя осуществлять монтаж кристалла на рамку с помощью легкоплавких припоев или низкотемпературных клеев.

Траверсы внешнего вывода рамки с помощью термокомпресеии или ультразвуковой сварки соединяют золотыми или алюминиевыми проволочками 3 с контактными площадками полупроводникового кристалла. После этого на поверхности кристалла и на части внешних выводов, которые в дальнейшем располагаются внутри корпуса, формируют слой тонкодисперсного порошка плавкого фторуглеродного полимера 4. Способы формирования порошкового покрытия могут быть различными. Например, окунанием или распылением из пульверизатора суспензии тонкодисперсного порошка плавкого фтор- полимера (известный). Основные требования к жидкости, на основе которой готовят суспензию, - необходимая чистота, отсутствие коагуляции порошка фторполимера в ней, химическая инертность по отношению к материалам полупроводникового кристалла. Наилучшим образом удовлетворяют этим требованиям хладон-113, трихлорэти- лен, ацетон, этанол и др. Гранулометрические характеристики порошков фторполи- меров могут изменяться в широких пределах - от золеобразующих до частиц размером 200 мкм.

После нанесения суспензии сборку просушивают до полного испарения жидкости. При этом на защищаемых поверхностях формируется однородный сплошной слой порошка фторполимера. Однородность и

сплошноть слоя меньше, чем более тонкодисперсный порошок использовался для приготовления еуспечзии. Общим недостатком формирования защитной пленки жидкостным методом (как и известного) является

вероятность дополнительного загрязнения поверхности кристалла ионами примесей, содержащихся в жидкости.

Известные методы нанесения порошковых покрытий по аэрозольной технологии, распылением сжатым воздухом в электростатическом поле и без него, а также другие, где создается аэродинамическое воздействие на коммутационные проводники, малопригодны в технологии массового производства ИС, так как необходимо максимальнй локализовать область распыления и одновременно исключить давление на коммутационные проводники.

В основе способа лежит свободное рассеяние электризованных частиц порошка в

непосредственной близости над защищаемой поверхностью. Фторопласты, обладая высоким электрическим- сопротивлением, очень хорошо электризуются при интенсивном перемешивании. Для реализации предлатаемого способа в бункер вибросита загружают тонкодисперсный порошок фторполимера и возбуждают колебания, причем частота и форма колебаний таковы, что обеспечивается интенсивное перемешивание порошка в бункере. Электризованные от взаимного трения частицы порошка диспергируются вибрирующим ситом над защищаемой поверхностью и осаждаются на ней.

Частички порошка удерживаются на поверхности кулоновскими силами и формируют сплошной слой порошкового покрытия. При этом на коммутационные проводники не оказываются какие-либо механические

воздействия.

Из всего класса известных плавких;фто- руглеродных полимеров для целей защиты полупроводниковых кристаллов наилучшим

образом подходят фторопласты марок Ф-40 и Ф-30. Фторопласт Ф-40 представляет собой продукт сополимеризации тетрафторэ- тилена и этилена, а Ф-30 трифторхлорэтилена и этилена. Для целей

защиты кристаллов используют тонкодисперсные порошки этих полимеров.

После формирования порошкового покрытия сборку нагревают до температуры на 0,5-100°С выше температуры плавления кристаллитов полимера. Для фторопласта марки Ф-40 температура начала плавления кристаллитов равна 260°С, для Ф-30 - 215°С. При таких температурах начинается сплавление отдельных частиц полимера в сплошную пленку 5 (б).

В основе процесса слипания частиц полимера при нагреве лежит диффузионно- сегментационный механизм. При достижении температуры плавления начинается процесс слипания кристаллитов, однако сегментационная подвижность макромолекул еще недостаточная для начала диффузии сегментов. Поэтому сборку с порошковым слоем нагревают до температуры на 30-60°С выше температуры на- чала плавления кристаллитов. При этом подвижность сегментов возрастает, происходит их активное взаимодействие между собой, сопровождающееся вытеснением существующих пустот, уплотнением пленки и увеличением ее прозрачности. Расплавленный полимер обволакивает кристалл, часть внешних выводов и коммутационные проводники, образуя сплошную защитную пленку.

. Время выдержки при температуре оплавления зависит от дисперсности порошка фторполимера и уменьшается с уменьшением размера частиц. Для отмученных порошков (размер частиц 0,1-1,0 мкм) это время составляет единицы секунд. Порошок с размером частиц более 40 мкм требует для оплавления нескольких минут.

Если температура оплавления превышает температуру начала плавления кри- сталлитов менее, чем на 0,5°С, для достижения сплошности пленки путем сег- ментационного перемешивания макромолекул требуется большое время, что неоправданно технологически. При темпе- ратурах, превышающих более, чем на 100°С температуру плавления кристаллитов, начинается интенсивное разложение полимеров.

После оплавления порошка образовав- шаяся пленка полимера дополнительно закрепляет микропроволочные проводники в местах сварки. При определении усилия на отрыв происходит разрушение самой .микропроволоки, тогда как в местах сварки со- храняется пр.очное механическое (электрическое) соединение с контактной площадкой кристалла и траверсой внешнего вида.

Далее осуществляют герметизацию в пластмассовый корпус 6 (в) любым известным способом. Пленки фторопластов Ф-40 или Ф-30 характеризуются эластичностью и высоким значением величины относительного удлинения при разрыве. Наличие эластичной защитной пленки фторполимера между поверхностью кристалла и герметизирующей пластмассой, особенно когда их коэффициенты термического линейного расширения не согласованы, значительно снижает механические напряжения в кристалле. Это повышает выход годных из-за снижения утечек и уменьшения числа обрывов шин алюминиевой металлизации на ступеньках рельефа ИС.

Кроме того, такая пленка является эффективным барьером против ионных загрязнений из пластмассы и влаги, что снижает скорость коррозии алюминиевой металлизации. Повышается также устойчивость микросхем к термоциклическим воздействиям, так как температура стеклования фторопласта Ф-40 равна - 100°С, т.е. лежит за пределами диапазона температур эксплуатации ИС (-60)-125°С. Все это повышает надежность микросхем.

В случае герметизации ИС в другие типы корпусов или при бескорпусной сборке защита кристаллов пленкой фторполимера из порошкового слоя также весьма эффективна для повышения выхода годных и надежности И С.

Способ сборки ИС легко поддается автоматизации, требует малых расходов компонентов,обладаетвысокой технологичностью и экологической чистотой. В связи с этим он может быть использован при сборке практически всех полупроводниковых изделий.

Формула изобретения

1. Способ сборки интегральной схемы, включающий монтаж полупроводникового кристалла на выводной рамке, нанесение на поверхность кристалла и внутреннюю часть выводов рамки защитного порошкового покрытия, термообработку и герметизацию пластмассой, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных и надежности интегральной схемы, в качестве материала защитного порошкового покрытия выбирают плавкий, фторуглеродный полимер, а термообработку осуществляют при температуре на 0,5-100°С выше температуры плавления кристаллитов фторуглеродно- го полимера.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а Ю Щ и и с я тем, что в качестве фторуглеродного полимера выбирают продукт сополимеризации

тетрафторэтилена и этилена или трифторх- лорэтилена и этилена.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии сборки интегральной микросхемы в пластмассовый корпус, и может быть использовано при сборке других полупроводниковых приборов в произвольный корпус либо в бескорпусном исполнении. Цель изобретения повышение выхода годных и надежности интегральной схемы. Способ сборки интегральной схемы включает монтаж полупроводникового кристалла на выводной рамке, нанесение на поверхность кристалла и внутреннюю часть выводов рамки защитного порошкового покрытия, термообработку и герметизацию пластмассой. В качестве материала защитного порошкового покрытия выбирают плавкий фторуглеродный полимер, а термообработку осуществляют при температуре на 0,5... 100°С выше температуры плавления кристаллитов фторуглеродно- го полимера. В качестве фторуглеродного полимера выбирают продукт сополимериза- ции тетрафторэтилена и этилена или триф- торхлорэтилена и этилена. Способ обеспечивает снижение тока утечки и уменьшение числа обрывов шин алюминиевой металлизации на ступеньках рельефа кристалла интегральной схемы. 1. з.п. ф-лы, 1 ил. (Л с

а

S