Способ формирования защитных покрытий для изделий электронной техники

(5)5 Н 012 И ПИСАН ЕТЕНИ нияв ,: Содля фоизгот ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Галушко А.И. Внутренние напряжегерметизирующих компаундах РЭА. Мветское радио; 1974, с.72.Патент Японии М 55-17514,кл. Н 0121/56, 1980.(54)(57) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ, включающийнанесение на поверхность изделий предварительного слоя на основе соединений Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к технологии сборки и герметизации, и может быть использовано при изготовлении изделий электронной тех ники с полимерной герметизацией,Известны способы формирования защитных покрытий при изготовлении узлов радиоэлектронной аппаратуры, включающие создание вокруг защищаемых элементов экранов с помощью жестких (гоФрированная бумага, металлическая фольга и др.) демпферов или покрытие элементов пленкой эластичного (резина, эластичные компаунды, пенопласты) демпфера и последующее нанесение или обволакива-. ние герметизирующего полимерного покрытия,Однако известный способ неприемлемрмирования защитных покрытий приовлвнии, например, интегральных кремния, высушивание и последующее образование герметизирующего полимерного покрытия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью.повышения надежности и устойчивости изделий к климатическим воздействиям, защищаел 1 ую поверхность изделия покрывают объемно-сеточным трафаретом, причем вершины выступов на сетке прижимают с нормированным усилием к поверхности, через сетку на поверхность изделия равномерно наносят суспензию микропорошка силикатных стекол в органическом растворителе, нанесенную суспензию выдерживают на воздухе до ее загустевания и снимают объемно-сеточный трафарет, сушат, далее проводят герметизацию изделия полимерным материалом. схем, как по причине их низкой технологичности, так и из-за миниатюрности элементов.Наиболее близким по технической сущности является способ форлирования защитных покрытий для изделий электронной техники, включающий нанесение на поверхность изделий предварительного слоя на основе соединений кремния, высушивание и последующее образование герметизирующего полимерного покрытия,. Однако силоксаны, относящиеся к поли- органическим соединениям кремния, обладают низкой предельной рабочей температурой, не превышающей 300 С, что делает их применение в мощных и импульсных схемах невозможным. Кроме того, нанесение пленки из . кремнийорганических полимерных материалов на р-п переходы вызывает изменение равновесного поверх 10958625 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 ностного заряда и, как следствие, изменение характеристик изделия и ухудшение надежности,Цель изобретения - повьшение надежности и устойчивости изделий к климатическим воздействиям.Поставленная цель достигается тем, что в способе формирования защитных покрытий для изделий электронной техники, включающем нанесение на поверхность изделий предварительного слоя на основе соединений кремния, высушивание и последующее образование герметизируюшего полимерного покрытия, защищаемую поверхность изделия покрывают обьемносеточным трафаретом, причем вершины выступов на сетке прижимают с нормированньчм усилием к поверхности, через сетку на поверхность изделия равномерно наносят суспенэию микропорошка силикатных стекол в органическом растворителе, нанесенную суспензию выдерживают на воздухе до ее загустевания и снимают объемно-сеточный трафарет, сушат, далее проводят герметизацию изделия полимерным материалом,Использование суспензии микропорошка силикатных стекол обеспечивает защиту элементов схемы от действия усадочных и термомеханических напряжений компаунда и изоляцию рабочих структур кристалла и сварных мексоединений от вредных включений герметизирующего полимера, При наличии в составе микропорошка фосфорносиликатных, свинцово-силикатных, алюмосиликатных и др, стекол обеспечиваешься защита от таких ионов щелочных металлов как Ма, К и др., что в виду относительной гидрофильности полимерных покрытий исключает образование шелочей МаОН, КОН и др, Как КаОН, так и КОН являются гравителями алюминия, который широко используется в изделиях в качестве металлиэации.Защита элементов схем от действия усадочных и термомеханических напряжений обеспечивается за счет того, что в процессе усадки полимера слой микропорошка деформируется, не сохраняя в себе остаточных внутренних напряжений. Действие слоя микропорошка можно сравнить с действием жесткого демпфера, поскольку он, создав полость в полимере, исключает какое-либо дальнейшее взаимодействие между полимером и элементом схемы, Введение слоя микропорошка позволяет создавать требуемую конфигурацию поверхности герметизирующего полимера, обращенную к элементам схемы, Толщину слоя микропорошка выбирают, исходя иэ величины ь усадки герметиэирующего полимера иразности температурных коэффициентовлинейного расширения - ТКЛР сопрягаемых материалов,Предложенный способ осуществляютследующим образом:Для формирования микропорошковогозащитного покрытия на подложке с требуемой топологией защитного слоя используютшелкографические и объемно-сеточные трафареты. Объемно-сеточный трафарет отличается от шелкографического тем, что наодной из плоскостей сетки, натянутой нарамке, имеются заданной высоты и геометрии выступц из твердой резины, расположение которых образует зеркальноеотображение контуров, ограничивающихслой микропорошкового защитного покрытия, Процесс создания защитного слоя наподложке включает в себя следующую последовательность операций:основание корпуса интегральной схемыс приклеенной подложкой в установочноеместо корпуса рамки и ориентируют согласно конструкторской документации на изделие;поверхность подложки накрывают обьемно-сеточным трафаретом, причем вершины выступов на сетке оказываютсяприжатыми с нормированным усилием к поверхности подложки, что исключает затекание суспенэии на участки поверхностиподложки, которые должны остаться незащищенными; из дозатора каплями черезсетку на поверхность подложки наносятсуспензию микропорошка в летучем растворителе, следя за тем, чтобы слой суспенэииобладал равной толщиной на всей защищаемой поверхности; нанесенную суспензиювыдерживают в течение 2-3 мин на воздухедо ее загустевания и снимают объемно-сеточный трафарет;основание интегральной схемы с подложкой, на которой сформировано защитное покрытие, помещают в сушильныйшкаф.На фиг.1 показан участок топологиимикропорошкового защитного покрытия,сформированный на подложке интегральной схемы; на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1;на фиг.З - тот же участок интегральнойсхемы, что на фиг.1, со сформированнымипокрытиями; на фиг,4 - разрез структуры,представленной на фиг,З, со сформированными покрытиями по линии А-А; на фиг.5 -разрез структуры с двумя слоями покрытий,На фиг,1 на керамическом основании 1приклеена подложка 2, поверхность которой снабжена коммутационной структурой3. Основание 1 снабжено внешними выводами 4, проходящими сквозь боковые стенки основания. Поверхность подложки 2 снабжена микропорошковым защитным покрытием 5, в котором имеются сквозные окна 6 для связи герметизирующего компаунда с подложкой и сквозное окно 7 5 для посадки кристалла на подлокку.Формирование микропорошкового покрытия на отдельных элементах схемы осуществляется с помощью другого объемно-сеточного трафарета, в котором 10 выступы выполнены не монолитными, как в прежнем, а в виде пустотелых коробок или юбок, с толщиной стенки 1-1,5 мм, Поскольку пустотелые выступы примыкают одним концом к сетке, то они образуют своеобраз ные колодца без днищ. Размеры и размещение внутренней периферии колодцев на поверхности сетки таково, что они образуют зеркальное отображение требуемой топологии защитного покрытия на отдельных 20 элементах интегральной схемы, формирование защитного покрытия в отличие от ранее изложенного состоит в том, что по установлению трафарета на поверхность подложки днища колодцев прижимаются, 25 например, к поверхности подложки, причем внутри колодца оказывается кристалл или конденсатор (К 10-17) с его коммутационной областью на подложке, или коммутационная область межсоединения подложка-вы вод основания, включгя микропроволоку и ее ближайшее окружение. Суспензия с микропорошком тодаетсячереа сетку только во внутрь колодцев до заданной высоты, После нанесения суспензии все операции в даль нейшем повторяются, согласно вышеуказанной последовательности,На фиг.З - 4 представлен тот же участок интегральной схемы, что и на фиг,1, в котором сформированы оба типа защитных по крытий; защитное покрытие подложки и защитное покрытие отдельных элементов. Защитное покрытие отдельных элементов 8 в одном случае защищает кристалл 9 и его коммутационную область - микропроволоч ку 10 и зону сварного контакта на коммутационной дорожке 11, а в другом коммутационную область межсоединения подложка - вывод основания, включая микропроволочку 12 и ее ближайшее окружение.По выполнении операций по формированию защитных покрытий при изготовлении изделия электронной техники проводятгерметизацию изделия полимерным материалом, Пример конструкции полимерногогерметиэирующего покрытия для участкаинтегральной схемы фиг,З показан на фиг.5.Герметизирующее покрытие 13 может быть .образовано методами заливки и опрессовки,Толшина микропорошкового покрытия.для различных элементов конструкции изделия электронной техники выбирается, исходя из конфигурации элемента, егорасположения в конструкции изделия,свойств герметизирующего полимерногоматериала, геометрических размеров герметизирующего покрытия, В зависимостиот функциональной значимости защищаемого элемента схемы применяется микропорошок с соответствующим размеромчастиц. Так для защиты элементов с низкойстепенью интеграции (подложки, керамиче- .ские конденсаторы) применяется микропорошок с размером частиц до 10 мкм, причемтолщина защитного покрытия на подложкесоставляет 0,7-1,0 мм. Для защиты кристаллов высокой степени интеграции применяют микропорошок фосфорно-силикатногостекла с размером частиц 0,2 - 0,5 мкм, атолщина защитного покрытия составляет0,2 - 0,5 мм.Испол ьзован ие и редложенно го способа по сравнению с известными позволитисключить механические напряжения между полимером и рабочей поверхностью кристалла и приваренных концовмикропроволочных межсоадинений интегральной схемы; повысиь влага- и термостойкость изделий за счет снижениятрещинообразования в полимере; осуществить защиту как областей подвижного заряда микросхем, так и алюминиевойметаллизации, за счет использования гетерных свойств силикатных стекол по отношению к ионам щелочных металлов.1095862 Составительактор Е, Гиринская Техред М.Моргентал Корректор И, Шмако изводств здательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 Заказ 4052 ВНИИПИ чи. Тираж дарственного комите 113035, Москва, Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС35, Раушская наб 4/5