Способ сборки интегральной схемы

(51) О ИСАНИ ТЕНИ К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬС егральнои лупроводГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) ВЫсе Ч., ЕЫгс 9 е. Аигппцгп сопбцссогпе соггозоп 21-зт аппца ргосцбпдзгеаЬ 1 у рЬузсз. РЬоесз, АГгопа, Кеч, ого, 1983, р.49,Заявка Японии М 55-37856,кл. Н 01 21/56, 1973.(54) СПОСОБ СБОРКИ ИНТЕГРАЛЬНОЙСХЕМЫ(57) Изобретение относится к электроннойтехнике, в частности к технологии сборкиинтегральной микросхемы в пластмассовыйкорпус, и может быть использовано при.сборке других полупроводниковых приборов в произвольный корпус либо в бескорпусном исполнении. Цель изобретения -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 герметизации в произвольный корпус.Цель изобретения - повышение выхода годных и надежности ИС.На чертеже приведена схема осуществления предлагаемого способа.Согласно способу сборки интсхемы, включающему монтаж по 1711273 А 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 0,5100 С выше температуры плавления кристаллитов фторуглеродного полимера, В качестве фторуглеродного полимера выбирают продукт сополимеризации тетрафторэтилена и этилена или трифторхлорэтилена 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,а выводной рамке, насть кристалла и внут- А дов рамки защитного ия; термообработку иассой, в качестве ма- а орошкового покрытия фторуглеродный полтку осуществляют при 00 С выше температуллитов фторуглеродноникового кристалла н несение на поверхно реннюю часть выво порошкового покрыт герметизацию пластм териала защитного и выбирают плавкий имер, а термообрабо температуре на 0,5 - 1 ры плавления криста го полимера,В качестве фтор продукт сополимериз полимера используют ации тетрафторэтилена и этилена либо трифторхлорэтилена и этилена.Фторуглеродные полимеры имеют низ кую влагопроницаемость 5 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 ИС весьма перспективно. Известно, что даже 50 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 фторуглеродных 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 фторполимера (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, трихлорэтилен, ацетон, этанол и др, Гранулометрические характеристики порошков фторполимеров могут изменяться в широких пределах - от золеобразующих до частицразмером 200 мкм,5 После нанесения суспензии сборку просушивают до полного испарения жидкости.При этом на защищаемых поверхностяхформируется однородный сплошной слойпорошка фторполимера. Однородность и10 сплошноть слоя тек меньше, чем более тонкодисперсный порошок использовался дляприготовления суспечзии. Общим недостатком формирования защитной пленки жидкостным методом (как и известного) является15 вероятность дополнительного загрязненияповерхности кристалла ионами примесей;содержащихся в жидкости.Известные методы нанесения порошковых покрытий по аэрозольной технологии,распылением сжатым воздухом в электро 20 статическом поле и без него, а также другие,где создается аэродинамическое воздействие на коммутационные проводники, малопригодны в технологии массовогопроизводства ИС, так как необходимо мак 25 симально локализбвать область распыленияи одновременно исключить давление накоммутационные проводники.В основе способа лежит свободное рассеяние электризованных частиц порошка в30 непосредственной близости над защищаемой поверхностью, Фторопласты, обладаявысоким электрическим сопротивлением,очень хорошо электризуются при интенсивном перемешивании, Для реализации пред 35 лагаемого способа в бункер виброситазагружают тонкодисперсный порошокфторполимера и возбуждают колебания,причем частота и форма колебаний таковы,что обеспечивается интенсивное переме 40 шивание порошка в бункере. Электризованные от взаимного трения частицы порошкадиспергируются вибрирующим ситом надзащищаемой поверхностью и осаждаютсяна ней.45 Частички порошка удерживаются на поверхности кулоновскими силами и формируют сплошной слой порошкового покрыт 1 я.При этом на коммутационные проводникине оказываются какие-либо механические50 воздействия. Из всего класса известных плавких фторуглеродных полимеров для целей защиты полупроводниковых кристаллов наилучшим 55 образом подходят фторопласты марок Ф и Ф. Фторопласт Фпредставляет собой продукт сополимеризации тетрафторэтилена и этилена, а Фтрифторхлорэтилена и этилена, Для целейзащиты 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 Фтемпература начала плавления кристаллитов равна 260 С, для Ф- 215 С, При таких температурах начинается сплавление отдельных частиц полимера в сплошную пленку 5 (б),В основе процесса слипания частиц полимера при нагреве лежит диффузионносегментационный механизм. При достижении температуры плавления начинается процесс слипания кристаллитов, однако сегментационная подвижность макромолекул еще недостаточная для начала диффузии сегментов. Поэтому сборку а порошковым слоем нагревают до температуры на 30 - 60 С выше температуры начала 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 кристаллитов менее, чем на 0,5 С, для достижения сплошности пленки путем сегментационного перемешивания макромолекул требуется большое время, что неоправданно технологически. При температурах, превышающих более, чем на 100 С температуру плавления кристаллитов, начинается интенсивное разложение полимеров.После оплавления порошка образовавшаяся пленка полимера дополнительно закрепляет микропроволочные проводники в местах сварки. При определении усилия на отрыв происходит разрушение самой,микропроволоки, тогда как в местах сварки сохраняется прочное механическое (электрическое) соединение с контактной площадкой кристалла и траверсой внешнеговида.грязнений из пластмассы и влаги, что20 снижает скорость коррозии алюминиевой 25 30 35 40 5 10 15 45 50 55 Далее осуществляют герметизацию в пластмассовый корпус 6 (в) любым известным способом. Пленки фторопластов Фили Фхарактеризуются 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 заметаллизации, Повышается также устойчивость микросхем к термоциклическим воздействиям, так как температура стеклования фторопласта Фравна 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 ИС.Способ сборки ИС легкоподдается автоматизации, требует малых расходов компонентов, обладает высокой технологичностью и экологической чистотой. В связи с этим он может быть использован при сборке практически всех полупроводниковых изделий,Формул а из о бр ете н и я 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 фторуглеродного полимера.Заказ 346 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Прои твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 2, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве фторуглеродного полимера выбирают продукт сополимеризации тетрафторэтилена и этилена или трифторхлорэтилена и этилена.