Безкорпусная герметизация полупроводниковых приборов

до темно-бурого цвета, обладает повышенной эластичностью и хорошей

морозостойкостью. В состав компаунда входят эпоксидная смола ЭД-5, тиокол и

полиэфир МГФ-9. Для отверждения рекомендуется выбирать один из следующих

режимов: 8 ч при 18—20° С и 6—8 ч при 80° С; 8 ч при 18—20° С, 2 ч при

75—80° С и 6 ч при 100° С; 8 ч при 18—20° С и 3 ч при 120° С. В некоторых

случаях отверждение проводят при комнатной температуре в течение 3 суток.

Отвержденный компаунд имеет предел прочности при изгибе (0,8—1)-108. Н/м2,

-при растяжении—' (4—5) • 107 Н/м2, а при сжатии— (1—1,2) • 108 Н/м2

Относительное удлинение при разрыве составляет от 3 до 5%. За 24 ч

впитывает 0,08% влаги, за 30 суток—0,3%. После пребывания в ацетоне в

течение 24 ч увеличивает массу на 2%. Удельное объемное электрическое

сопротивление равно 1014 Ом-см. Тангенс угла диэлектрических потерь на

частоте 106 Гц при 20° С равен 0,03, а диэлектрическая проницаемость равна

4. Электрическая прочность при толщине образца 2 мм равна 20 кВ/мм.

_ Компаунд К-139—продукт модификации смолы ЭД-5 полиэфиром МГФ-9 и

парбоксилатным каучуком Т: КА-26. Применяется

для герметизации деталей электронной аппаратуры и приборов Жизнеспособность

компаунда после приготовления не превышает 2 ч Скорость полимеризации при

температуре 140° С равна 30—50 с Отверждение можно проводить по одному из

следующих режимов: 48 ч—при 20° С; 6 ч—при 20° С, 2 ч—при 80° С и 6 ч— при

100° С; 6 ч—при 20° С и 8—10 ч—при 60—80° С Предел прочности при изгибе

(5—6)-107 Н/м2, при растяжении (4—6) • 107 Н/м2. Относительное удлинение

при разрыве 8% Температура стеклования 75° С Удельное электрическое

сопротивление при 20° С равно 1014 Ом-см Тангенс угла диэлектрических

потерь на частоте 106 Гц при 20° С равен 0,04, а диэлектрическая

проницаемость равна 4,5

Пресс-материал ЭКП-200 — эпоксикремнийорганический пресспорошок черного

цвета с дисперсностью 0,5 мм на основе эпоксидной смолы ЭД-6, отвердителей

и минерального наполнителя применяется для герметизации изделий электронной

техники, а также для изготовления деталей радиоэлектронной аппаратуры,

рассчитанных на эксплуатацию в диапазоне температур от —60 до +200° С в

течение 1000 ч Время желатинизации при 160° С равно 1—2 мин Тангенс угла

диэлектрических потерь на частоте 106 Гц равен 0,03, а диэлектрическая

проницаемость равна 5 Удельное электрическое сопротивление при 20° С равно

1014 Ом-см, а после пребывания в атмосфере с 98% влажности при температуре

40°С в течение 30 сут—1013 Ом-см Электрическая прочность при нормальных

условиях и после пребывания во влажной'атмосфере 20 кВ/мм Усадка не

превышает 0,5% Плотность 1,7—1,9 г/см3 Коэффициент линейного расширения

30-10-6 \/°С Водопоглощение 0,5% Время отверждения при 160° С равно 4—5

мин на 1 мм толщины образца

Эпоксидные формовочные порошки ЭФП — пресспорошки на основе эпоксидной

смолы ЭД-6, отвердителя и минеральных наполнителей, выпускаемые пяти марок

ЭФП-60, ЭФП-61, ЭФП-62, ЭФП-64 (черные) и ЭФП-65 (красно оранжевый) и

применяемые для герметизации и изготовления деталей радиоэлектронной

аппаратуры Дисперсность порошков всех марок 0,5 мм Время желирования при

температуре 150° С от 40 до 120 с Жизнеспособность при температуре хранения

25° С равна 1,5 ч Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 106 Гц

равен 0,03 Диэлектрическая проницаемость 6 Удельное объемное и

поверхностное сопротивление 1014 Ом-см Электрическая прочность 20 кВ/мм

Предел прочности при статическом изгибе составляет: для ЭФП-60—6-Ю7 Н/м2,

для ЭФП-61—7-107 Н/м2, для ЭФП-62—9-Ю7 Н/м2, а для ЭФП-64 и ЭФП-65—7-Ю7

Н/м2. Коэффициент линейного расширения до ЭФП-60, ЭФП-62 и ЭФП-65 равен (32-

38) • Ю-6 1/°С, для ЭФП-61 — (28-32) X Х10-6 17° С, а для ЭФП-64—(22—25) •

10-6 1/°С.'Усадка материала всех марок не превышает 0,5% Плотность

изменяется от 1,7 г/см3 для ЭФП-60 до 2,2 г/см3 для ЭФП-65 Время отвержде-

ния всех порошков при 150° С равно 3—4 мин при толщине образ-| ца 1 мм

Компаунд ЭК.БТ-103—прозрачная однородная жидкость светло-желтого цвета,

получаемая смешиванием эпоксидной смолы ЭД-5 с отвердителем и ускорителем

полимеризации. Применяется для защиты источников излучения, работающих в

инфракрасной и видимой областях спектра, а также герметизации

полупроводниковых приборов. Не теряет своих свойств при использовании в

условиях пониженных (—60° С) и повышенных (+120° С) температур. Показатель

преломления при 20° С равен 1,55. Жизнеспособность 10—12 ч. Тангенс угла

диэлектрических потерь на частоте 106 Гц при 20° С равен 0,05.

Диэлектрическая проницаемость 5. Удельное объемное сопротивление при 20° С

равно 1014 Ом-см, электрическая прочность 20 кВ/мм. Теплостойкость 90° С.

Водопроницаемость за 24 ч не превышает 1%.

Компаунд БЭТА-1—однородная жидкость светло-желтого цвета, получаемая

смешиванием эпоксидной смолы ЭД-5, отвер-дителя и ускорителя полимеризации.

Применяется для герметизации полупроводниковых источников излучения в

инфракрасной и видимой области спектра, а также для изготовления корпусов

различных полупроводниковых приборов. Стоек в интервале температур от —60

до +100° С. Показатель преломления 1,55. Жизнеспособность 24 ч. Тангенс

угла диэлектрических потерь на частоте 106 Гц при 20° С равен 0,05.

Диэлектрическая проницаемость 5. Удельное объемное сопротивление 2-Ю9 Ом-

см. Водопоглоще-ние в течение суток не превышает 1%.

Компаунд КЖ-25 — вязкая однородная жидкость ярко-красного цвета, получаемая

смешиванием эпоксидной смолы ЭД-5, отвердителя, наполнителя и ускорителя

полимеризации. Применяется для герметизации германиевых полупроводниковых

приборов, работающих в интервале температур от —60 до +70° С.

Жизнеспособность 10—12 ч. Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте

106 Гц при 20° С равен 0,02. Диэлектрическая проницаемость 4. Удельное

объемное сопротивление при 20° С равно

1014 Ом-см. Электрическая прочность 20 кВ/мм. Усадка при полимеризации не

превышает 1 %.

Компаунд ЭКМ—вязкая жидкость кирпично-красного цвета. Применяется для

герметизации полупроводниковых диодов и транзисторов. Диапазон рабочих

температур от—60 до +120° С. Усадка после отверждения не превышает 0,9%.

Жизнеспособность 4 ч. Предел прочности на разрыв 7,4-Ю7 Н/м2. КТР равен 47-

Ю-6 1/°С. Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 106 Гц при 20° С

равен 2,5-10~2. Диэлектрическая проницаемость 4,5. Удельное объемное

сопротивление при 20° С равно

1015 Ом-см. Электрическая прочность 35 кВ/мм.

Компаунд ЭЦД—вязкая жидкость черного цвета. Диапазон рабочих температур

от —60 до +150° С. Усадка после затвердевания 0,7%. Жизнеспособность 48 ч.

Предел прочности на разрыв 7,3-Ю7 Н/м2. Тангенс угла диэлектрических потерь

на частоте

Ю9 Гц при 20°С равен 1,5-Ю-2. Диэлектрическая проницаемость 2,5. Удельное

объемное сопротивление при 20°С равно 1015 Ом-см. Электрическая прочность

20 кВ/мм.

Компаунд К-18—вязкотекучий материал от белого до темно-серого цвета.

Применяется для герметизации полупроводниковых приборов и интегральных

микросхем, работающих в атмосфере с повышенной влажностью в интервале

температур от —60 до +250° С. Жизнеспособность 6 ч. Содержание летучих

примесей при температуре 150° С не превышает 1,5%. Относительное удлинение

при разрыве 80%. Удельное объемное сопротивление при 20°С и относительной

влажности 65% равно 1013 Ом-см. Тангенс угла диэлектрических потерь на

частоте 105 Гц равен 0,02, а диэлектрическая проницаемость на той же

частоте равна 3. Электрическая прочность 15 кВ/мм.

Компаунд К-25 — вязкая жидкость от серого до черного цвета, получаемая

смешиванием смолы СК-25,1 наполнителя (стекло—кристаллического цемента

марки СЦ-90-1), красителя (нигрозина) и отвердителя (полиамидной смолы Л-

20). Применяется для защиты и герметизации полупроводниковых приборов,

работающих в интервале температур от —60 до +150°. Жизнеспособность при

20°С не более 2 ч. Тангенс угла диэлектрических потерь при 20°С и частоте

Ю6 Гц равен 0,015. Диэлектрическая проницаемость 4,5. Удельное

объемное сопротивление 1,5-Ю12 Ом-см. Для приготовления компаунда берут

100 мае ч смолы СК-25, 100—200 мае. ч. стеклокристаллического цемента, 2

мае. ч нигрозина и 50—60 мае. ч. смолы Л-20.

Компаунд К-26—вязкая жидкость красного цвета, получаемая смешиванием смолы

ЭД-20, красителя, разбавителя (гли-цидилового эфира) и отвердителя

(полиамидной смолы Л-20). Применяется для герметизации цифрознаковых

индикаторов, работающих в интервале температур от —60 до +125° С.

Жизнеспособность не более 2 ч. Тангенс угла диэлектрических потерь при 20°С

и частоте Ю6 Гц равен 0,03, а диэлектрическая проницаемость при тех же

условиях равна 5. Удельное объемное сопротивление при 20°С равно 8-Ю14 Ом-

см. Водопоглощение не превышает 0,5%. Разрушающее напряжение дри растяжении

2,5-Ю7 Н/м2. Для приготовления компаунда берут 100 мае. ч смолы ЭД-20, 20

мае ч. глицидилового эфира, 50 мае. ч. полиамидной смолы Л-20 и 0,5 мае ч.

красителя.

Пресс-материал ЭФП-63—порошок темно-серого цвета, композиция на основе

эпоксидной смолы, минеральных наполнителей, отвердителя и красителя.

Применяется для герметизации полупроводниковых приборов и гибридных

интегральных микросхем. Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте Ю6

Гц равен 0,03, а диэлекгрическая проницаемость на той же частоте равна 5

Удельное объемное сопротивление Ю14 Ом-см. Электрическая прочность 20

кВ/мм. Разрушающее напряжение при статическом изгибе 9-Ю'' Н/м2. КТР в

интервале температур от 20 до 125° С равен 25-Ю-6 1/°С. Усадка 0,6%.

Компаунд ЭКБТ-103—прозрачная однородная жидкость светло-желтого цвета,

композиция на основе эпоксидной смолы ЭД-22 с отвердителем и ускорителем.

Применяется для защиты и герметизации полупроводниковых источников света в

инфракрасной и видимой областях спектра и обеспечивает работу приборов в

диапазоне температур от —60 до +120° С. Показатель преломления при 20° С

равен 1,55 Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 106 Гц равен

0,05, а диэлектрическая проницаемость на той же частоте равна 5. Удельное

объемное сопротивление 1014 Ом-см. Электрическая прочность 20 кВ/мм.

Прозрачность в исходном состоянии не менее 88%, а после обработки при

температуре 120° С в течение 30 сут^-85%. Водопоглощение не более 1%. Для

приготовления компаунда берут 100 мае. ч. смолы ЭД-22, 10 мае. ч.

отвердителя (трибутилбората) и 1 мае ч. ускорителя (марки '606/2).

Компаунд Л-1—композиция на основе эпоксидной смолы ЭД-24, смолы «Оксилин-

5», отвердителя (МТГФА) и ускорителя (диметилбензиламина). Применяется для

герметизации цифро-знаковых индикаторов. Для получения герметизирующего

состава красного или зеленого цвета в состав вводят смолу «Оксилин-5»

соответс'пвуюйцего цвета. Для приготовления компаунда берут 40 мае. ч.

смолы ЭД-24, 60 мае. ч. смолы «Оксилин-5», 37 мае ч. отвердителя и 1 мае.

ч.ускорителя.

Компаунды ОП-3 и ОП-ЗМ (О—оптический, П—прозрачный, 3—номер компаунда,

М—модифицированный) применяются для заливки элементов оптоэлектронных

приборов. Компаунды—прозрачные жидкости: ОП-3—бесцветная или слабого

желтого цвета, а ОП-ЗМ—желтого, зеленого, красного и рубинового цветов.

Время желирования при температуре 120° С не более 10 мин. Показатель

преломления 1,48. Вязкость компаундов лежит соответственно в Пределах от

150 до 500 и от 1500 до 6000 сСт. Светопропускание при толщине 0,8—1 мм и

20° С от 65 до 85%. Тангенс угла диэлектрических потерь при 20° С и

частоте 106 Гц равен 0,03, а диэлектрическая проницаемость при тех же

условиях равна 5 Удельное объемное сопротивление при 20° С равно 1014 Ом-

см Разрушающее напряжение при растяжении лежит в пределах от 1.5-Ю7 до 2,5-

Ю7 Н/м2. Водопоглощение за 24 ч не превышает 0,5%. КТР равен 8-Ю-5 1/°С.

Компаунд ОП-6—прозрачная жидкость желтоватого или красного цвета.

Применяется для герметизации оптоэлектронных приборов, работающих при

температурах от —60 до +125° С. Приготовляется на основе эпоксидной смолы

и отвердителя ангидридного типа. Время желирования при температуре 120° С

равно 30 мин Прозрачность при длине волны 0,7—1 мкм и температуре 20° С не

менее 85%. Водопоглощение за 24 ч не более 0,3%.

Компаунд ОП-429/1—вязкая, бесцветная, прозрачная жид-' кость. Применяется

для защиты и герметизации цифрознаковых индикаторов и оптронов, работающих

при температурах от —60 до +125° С. Время желирования 1 ч. Показатель

преломления при

20° С равен 1,53. Светопропускание при толщине 1 мм и 20° С в инфракрасной

и видимой области спектра не менее 85%. Тангенс угла диэлектрических потерь

при 20° С и частоте Ю6 Гц равен 0,03, а диэлектрическая проницаемость при

тех же условиях равна 3,8 Удельное объемное сопротивление при 20° С равно

1013 Ом-см. Водопоглощение в холодной воде за 24 ч. не превышает 0,1%.

Разрушающее напряжение при растяжении равно 4,5-Ю7 Н/м2. Выдерживает в

течение 5 мин температуру 240° С.

Компаунд ОП-429/2 — вязкая жидкость белого цвета. Применяется для

герметизации и защиты полупроводниковых приборов. Отличается от компаунда

ОП-429/1 меньшим водопоглощением.

Защита поверхности p-n-переходов вазелином и цеолитами.

При сборке полупроводниковых кристаллов с p-n-переходами в корпуса

используют метод стабилизации параметров введением в корпус прибора

кремнийорганического вазелина в сочетании с влагопоглощающими добавками

(гетерами), например с цеолитом. Изоляционный вазелин представляет собой

смесь кремнийорганической жидкости с мелкодисперсным наполнителем в виде

вязкой пасты. Широкое применение получили кремнийорганические вазелины КВ-

3, КВ-2, КВ-3А.

Вазелин обладает высокими изоляционными свойствами: удельное объемное

сопротивление вазелина при температуре 200С составляет 1014ом*, а при 1500-

1012ом*см; тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 106 гц-0,006;

диэлектрическая проницаемость-2,8, а диэлектрическая прочность-15 кВ \ мм.

Перед нанесением на полупроводниковые кристаллы или корпуса вазелин

подвергают вакуумной сушке при температуре 1500С в течение 8-10 ч.

Технологический процесс нанесение вазелина проводиться в скафандрах в

атмосфере осушенного азота.

Так же герметизацию производят цеолитным адсорбентом и синтетическими

цеолитами:

Цеолитный адсорбент — порошкообразный синтетический цеолитный

материал CaA, применяемый для создания защитной атмосферы во внутренних

областях корпусов полупроводниковых приборов, выпускается двух видов:

мелкокристаллический с размерами кристаллов от 1 до 5 мкм и

крупнокристаллический с размерами кристаллов от 3 до 8 мкм. Статическая

активность – влогоёмкость при относительной влажности воздуха 0,03% в

течение 24 ч равна 18%. На основе порошка изготовляют таблетки диаметром 4

и 6 мм и толщиной 0,6 мм.

Синтетические цеолиты — высокоэффективные алюмосиликатные

адсорбенты; в обезвоженном виде – пористые кристаллы с размерами около 1

мкм. Поры цеолитов представляют собой сферические полости с диаметром от

1,14 до 1,19 нм, соединённые между собой более узкими отверстиями ,

называемые окнами . Эффективные диаметры окон существенно отличаются в

каждом типе цеолита и зависят от природы ионообменного катиона. Выпускаются

пять марок цеолитав: КА, NaA, CaA, NaX и CaX, в которых эффективный

диаметр окон соответственно равен 0,3;0,4;0,5;0,8;0,9 нм. Находящиеся в

полостях цеолитов катионы создают в них области с неоднородными

электростатическими полями, поэтому цеолиты особенно энергично адсорбируют

электрически несимметричные молекулы воды, двуокиси углерода, метанола, а

так же органических веществ.

Особенностью адсорбционных свойств пористых кристаллов цеолитов

является молекулярно-ситовое действие; в первичной пористой структуре

адсорбируются молекулы малых размеров, более крупные молекулы, для которых

входы в полости через окна недоступны, не адсорбируются. Поэтому при

использовании цеолитов необходимо учитывать органические адсорбируемости

веществ за счёт молекулярно-ситового действия.

Кристаллы цеолитов микроскопических размеров в смеси с добавками

15–20% глины формируют в таблетки, гранулы или шарики различных размеров,

которые для повышения механической прочности подвергают термической

обработке в течение 2-6 часов при 550-600 С. Адсорбционные свойства

формованных цеолитов по сравнению с кристаллическими обычно ниже на 20% в

результате введения глины. Формованные цеолиты применяются для глубокой

осушки и тонкой очистки газов и жидкостей. Основные свойства цеолитов

приведены в таблице №1!

|Характеристика |Марка цеолита |

| |KA |NaK |CaA |NaX |CaX |

|Насыпная масса, г/см2 |0,62 |0,65 |0,65 |0,6 |0,6 |

|Механическая прочность на |4(106|5(106|5(106|4(106|4(106|

|раздавливание, Н/м2 | | | | | |

|Водостойкость, мас. % |96 |96 |96 |96 |96 |

|Динамическая активность по парам | | | | | |

|воды, мг/см3, для таблеток | | | | | |

|диаметров, мм: | | | | | |

|4,5 |62 |90 |72 |95 |90 |

|3,6 |70 |10 |80 |100 |95 |

|2,0 |85 |12 |95 |105 |100 |

|Динамическая активность по |2,0 |— |— |— |— |

|углекислому газу, мг/см3 | | | | | |

|Динамическая активность по парам | | | | | |

|бензола, мг/см3, для таблеток | | | | | |

|диаметром, мм: | | | | | |

|4,5 |— |— |— |52 |52 |

|3,6 |— |— |— |65 |62 |

|2,0 |— |— |— |68 |65 |

|Потери при прокаливании, мас. % |5 |5 |5 |5 |5 |

Защита p-n-переходов плёнками окислов металлов.

В полупроводниковой технологии для защиты кристаллов с p-n-переходами

применяются плёнки на основе окисей металлов: алюминия, титана, бериллия,

циркония. Исходный материал берут в виде порошка, а в качестве несущего

агента может быть использован галоген или галоидное соединение водорода.

Через рабочую камеру пропускают инертный газ и устанавливают перепад

температур между источником защитного материала и полупроводниковым

кристаллом. Температура источника должна быть выше температуры кристаллов,

причём с увеличением разницы температуры скорость реакции повышается.

Для осаждения защитных плёнок Al203, BeO, TiO2, ZnO2 температуру

источника выбирают в диапазоне 800–1200 С, кристаллов – в диапазоне

400–800 С, а расстояние между ними устанавливается в зависимости от

требуемой разницы температур (от 10 до 15 см) В таблице 2! приведены режимы

осаждения защитных плёнок окислов металлов.

Таблица 2

|Материал источника |Несущий агент |Температура|Температура|

| | |источника, |кристаллов,|

| | |0С |0С |

|Al2O3 |HCl(HBr) |800–1000 |400–700 |

|BeO |HCl(HBr) |900–1200 |500–750 |

|TiO2 |HCl(HBr,Cl2) |800–1000 |500–700 |

|ZnO2 |HCl(HBr) |1000–1200 |500–800 |

Процесс осаждения защитной плёнки на полупроводниковые кристаллы с p-

n-переходами проводят в кварцевой трубе, в одном конце которого помещают

материал источника, например Al2O3 , а в другом – подложку с кристаллами.

Сначала в трубе создают вакуум, а потом вводят необходимое количество

инертного газа. Труба имеет две температурные зоны: 900 С – для источника,

500 С – для кристаллов.

В качестве защитного материала можно использовать также свинцовый

сурик Pb3O4, растворенный в смеси из 7,5% полиэтилена и 92%полибутилена и

перемещённый при температуре 125–160 0С. Полученный состав при температуре

112 С наносят на поверхность кристаллов с p-n-переходами. В качестве

окисляющего агента используют хромат цинка ZnCrO4. Кроме того, защитные

плёнки могут быть получены на основе смесей Pb3O4 и ZnCrO4, SrCrO4 .

Порошок этих веществ смешивают с летучими растворителями получают

суспензии, которые наносят на поверхность полупроводниковых кристаллов

распылением. Кристаллы с напылённым защитным слоем выдерживают в течение

нескольких минут при комнатной температуре до полного испарения

растворителя, а затем нагревают до 200 С. В результате нагревания частицы

нанесённого вещества выделяют ионы кислорода, которые замещают ионы

водорода на поверхности полупроводникового материала, и на поверхности

кристаллов образуется плотная защитная плёнка. Этот способ защиты позволяет

снизить обратные токи приборов на один-два порядка.

Вакуумным катодным распылением Al2O3, MgF2, Ta2O5, TiO2, ThO2, ZnO2,

BeO, и MgO на поверхности кристаллов с p-n-переходами могут быть получены

защитные диэлектрические плёнки, которые представляют собой с поверхностью

полупроводникового кристалла.

Для защиты и стабилизации электрических параметров p-n-переходов

проводят процесс титанирования, который состоит в том, что на поверхность

кристаллов с p-n-переходами осаждают один из сложных эфиров:

негидролизированный титановый эфир, тетраизопропилтитанат,

тетрабутилтитанат или тетраэтилгексинтитанат. Полученное покрытие

стабилизируют термическим прогревом или при помощи катализаторов и получают

прочие, химически связанные с поверхностью полупроводникового кристалла

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7