Способ крепления полупроводникового кристалла к корпусу

союз соВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7817 19) (1 1 21/5 ПИС ЕИЗ ПОЛУПРОВОДКОРПУСУоэлектроникаерхность золокристалл соедиуют алмазнымн 2 - 5 мкм, Даеве и соедин ии институт моБарановский,в- еЯпонии М 60 -85.Японии М 616,Г, Сборка полуи интегральныхя школа, 1986 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Выложенная заявка148131, кл, Н 0121/58, 19Выложенная заявка;24819, кл. Н 01 1 21/58, 198Бер Ю.А, и Минскер Фпроводниковых приборовмикросхем. - М,: Высшас,106 - 112. Изобретение относится к производствуинтегральных схем, э конкретно к способу присоединения полупроводникового кристалла к корпусу.Известен способ присоединения кристаллов с помощью низкотемпературного припая. При использовании этого способа на посадочную поверхность корпуса наносят низкотемперэтурный припой, а на обратную сторону кристалла в определенной последовательности наносят ряд металлов, причем металл первого слоя должен обладать хорошей адгезией с кремнием, а последний иметь максимальную смачивэемость припоем, нанесенным на корпус, при заданной температуре его плавления. Это требует специального прецизионного оборудования и применения сложных процессов нанесения металлов.Известен способ присоединения кристалла к корпусу, при котором нэ посадочную площадку корпуса в качестве припоя помещают золотую Фольгу. содержащую 0,1-36 германия.(54) СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ НИКОВОГО КРИСТАЛЛА К (57) Использование: микр . Сущность изобретения; по той фольги, через которую няют с корпусом, шаржир порошком с размером зере ление на кристалл при нагр нии равно 0,05-0,1 Н. При данном способе не испольэу. ся дорогие и сложные процессы и оборудование для нанесения металлов и припаео на поверхности кристалла и корпуса, и процесс присоединения кристалла значительно упрощается. Однако данный способ не гарантирует отсутствие пустот на границе раздела кристалл-эвтектической спай, поскольку на присоединяемой поверхности кристалла всегда присутствует слой естественного окисла кремния, препятствующий образованию спая золота-кремний.Известен способ присоединения золотой фольги, выбранный авторами в качестве прототипа, при котором после установки кристалла на золотую фольгу производят нагрев сборки до температуры образования эвтектики золото-кремний, а кристалл прижимают с усилием до 7 Н с одновременным приданием ему колебательного движения с амплитудой 0,2 - 0,8 мм и частотой 3 - 50 Гц,Придание кристаллу колебательноо движения приводит к разрушению окисной пленки за счет трения между кристаллом и10 15 20 25 30 35 40 45 50 фольгой и ее удалению за пределы кристалла. Однако при площади кристалла свыше 15 мм после начала образования жидкой эвтектики кристалл начинает скользить по поверхности фольги беэ разрушения окисла, что приводит к неполному смачиванию поверхности кристалла эотектикой и нарушению теплового контакта на местах сохранения окисла, а это, в свою очередь, приводит к неравномерному теплоотводу в процессе функционирования схемы и возникновению локальных термонапряжений в кристалле, ведущих к растрескивани о кристалла. Кроме того, для разрушения твердого естественного окисла требуется приложение значительных усилий к кристаллу, что может вызвать появление сколов и царапин на рабочей поверхности кристалла,Целью изобретения является повышение выхода годных ИС,Цель достигается тем, что в способе крепления полупроводникового кристалла к корпусу, включающем последовательное размещение в корпусе с площадкой для кристалла золотой фольги и кристалла, нагрев корпуса с кристаллом до температуры образования эвтектики золота и материала кристалла и соединение кристалла с площадкой корпуса при давлении на кристалл и придании ему колебательного движения перед размещением в корпусе поверхность золотой фольги, соединяемую с кристаллом, шаржируют алмазным порошком с размером зерен, равным 2-5 мкм, а давление на кристалл при соединении устанавливают равным 0,05-0,1 Н. Перед размещением в корпусе поверхность золотой фольги, соединяемую с кристаллом, шаржируют алмазным порошком с размером зерен, равным 2 - 5 мкм, а давление на кристалл при соединении устанавливают равным 0,05 - 0,1 Н.Отличительными признаками заявляемого способа являются шаржирование зо. лотой фольги перед укладкой в корпус алмазным порошком с величиной зерна 2-5 мкм и присоединение кристалла к корпусу при давлении 0,05-0,1 Н,В процессе шаржирования золотой фольги алмазным порошком зерна алмазного порошка прочно закрепляются в поверхности фольги, частично выступая из нее.Кристалл, помещаемый на поверхности шаржированной фольги, образует массу точечных контактов с выступающими из фольги острыми вершинами алмазных зерен, При приложении к кристаллу давления вершины алмазных зерен ввиду своей высокой твердости внедряются в слой естественного окисла на обратной поверхности кристалла,и прикалывают ее с образованием трещин в слое, При колебательном движении кристалла пленка окисла разрушается на мелкие кусочки. В результате этого поверхность кристалла полностью очищается от окисла,э между посадочной площадкой корпуса и обратной поверхностью кристалла образуется равномерный по толщине и не имеющий разрывов и пустот слой эвтектики золото/кремний, Равномерность толщины эвтектичного слоя обеспечивается за счет кэлибрующего эффекта э 41 эзных зерен, В результате применение заявляемого способа позволяет обеспечить качественный и равномерный теплоотвод в процессе функционирования схемы, а также устранить перекосы кристалла, приводящие к обрыву внешних выводов схемы. Все это повышает надежность работы схемы, Кроме тога, использование алмазных зерен позволяет облегчить разрушение пленки естественного окисла, что приводит к снижению усилия,необходимого для посадки кристалла, а это уменьшает вероятность повреждения кристалла в процессе его крепления к корпусу.П р и м е р. Алмазный порошок марки А 5-3/2, соответствующий стандарту ГОСТ 9206-80, в количестве 2 - 3 г. насыпают на поверхность стеклянной пластины и с помощью тонковолосяного флейца равномерно распределяют по поверхности. На подготовленную таким образом поверхность укладывают заготовку золотой фольги толщиной 25 мкм и обкатывают ее поверхность металлическим валиком в двух взаимно перпендикулярных направлениях. После этого заготовку золотой фольги поднимают и по шаржированной алмазным порошком поверхности несколько раз проводят флейцем с целью снятия слабо закрепленных зерен алмаза. Обработанная таким образом заготовка золотой фольги имеет на своей поверхности не менее 200 зерен/мм жестко закрепленных алмазных зерен размером от 2 до 5 мкм. Затем заготовку золотой фол ьги с помощью дисковых ножниц разделяют на отдельные пластинки размером ЗхЗ мм,которые укладываются в специальную кассету шаржированной поверхностью вверх и в таком виде золотая фольга, шаржированная алмазным порошком, поступает на установку и рисоединения кристаллов.Данная установка состоит из многопозиционного механизма транспортировки корпусов с электроподогревом и двух манипуляторов, снабженных вакуумными захватами, работающими каждый на свою позицию: один для подачи шаржированной золотой фольги, другой для установки кристэллов в корпус, а также автомата загрузки1781732 Составитель В,ПсаломщиковТехред М.Моргентал Корректор М.Демчик Редактор Т.Иванова Заказ 4277 Тираж ПодписноеВНИЙПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 45 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 и выгрузки корпусов, Процесс присоединения кристалла осуществляется попозиционно следующим образом: рука автомата загрузки берет из кассеты с исходными корпусами подлежащий обработке корпус и ус танавливает его на первую позицию механизма транспортировки. После этого механизм транспортировки корпусов смещается на одну позицию, при этом срабатывают оба манипулятора, первый берет иэ 10 кассеты золотую фольгу и устанавливает ее в корпус с шаржированной поверхностью кверху, Другой манипулятор захватывает иэ соответствующей кассеты кристалл, ориентирует его и устанавливает в корпус на шар жированную поверхность золотой фольги, после чего штанга манипулятора вместе с кристаллодержателем начинает совершать, колебательные движения с установленной амплитудой 0,2 мм и давлением на кристалл 20 0,07 Н, причем температура корпуса на данной позиции равна 405 С.Процесс присоединения кристалла длится до полного растворения золотой фольги в течение 8 сек. После этого штанга 25 манипулятора поднимается и возвращается в исходное положение, а цикл повторяется для следующего кристалла.Размер алмазных зерен выбирается от 2 до 5 мкм, При величине зерен меньше 2 30 мкм не будет получено надежное соединение между кристаллом и корпусом, а при величине диаметра зерен более 5 мм эвтектический слой имеет большую толщину, что приведет к увеличению расходов золота,Давление на кристалл при присоединении последнего к корпусу выбирается в пределах 0,05-0,1 Н, поскольку при более низком давлении крепление кристалла может быть ненадежным, а давление более 0,1 Н может вызывать разрушение кристалла,Использование изобретения позволяет повысить надежность интегральных схем и увеличить выход годных изделий эа счет устранения локального перегрева.Формула изобретения Способ крепления полупроводникового кристалла к корпусу, включающий последовательное размещение в корпусе с площадкой для кристалла золотой фольги и кристалла, нагрев корпуса с кристаллом до температуры образования эвтектики золота и материала кристалла и.соединение кристалла с площадкой корпуса при давлении на кристалл и придании ему колебательного движения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода годных за счет уменьшения механических напряжений кристалла, перед размещением в корпусе поверхность золотой фольги, соединяемую с кристаллом, шаржируют алмазным порошком с размером зерен 2-5 мкм, а давление на кристалл при соединении устанавливают равным 0,05 - 0,1 Н,