Способ сборки полупроводникового прибора

Способ сборки полупроводникового прибора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Назначение: технология сборки полупроводниковых приборов. Сущность способа: при сборке полупроводникового прибора на кристаллодержатель и внутренние части выводов наносят алюминий, на поверхность кристалла наносят германий, пайку кристалла с кристаллодержателем осуществляют электрическим сплавом германий-алюминий , а алюминиевые контактные площадки соединяют с внутренними частями выводов алюминиевыми проволоками . 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 1 23/ОО

- 3 !

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4913635/21 (22) 21,02,91 (46) 07,05.93, Бюл,N 17 (71) Калужский завод автомотоэлектрооборудования им.60-летия Октября (72) В.А.Суворов (56) Чистяков Ю.Д„Яковлев Г.А. Физико-химические пути повышения надежности соединений, паяных легкоплавкими припоями, Обзоры по электронной технике; серия Технология, организация производства и оборудование, 1979, вып.2 (825), М„ЦНИИ

"Электроника", Суворов В.А. Диссертация на соискание чченой степени кандидата технических наук, Исследование методов пайки кристаллов полупроводниковых приборов на алюминизированн ый кристаллодержатель, разработка конструкции и технологии сборки кремниевых транзисторов малой и средней мощности. M., MM37, 1983, с. 70-75.

Изобретение относится к полупроводниковому производству и может быть использовано при изготовлении полу-. проводниковых приборов в металлостеклянных корпусах, Цель изобретения — повышение надежности полупроводниковых приборов, Цель достигается тем, что в качестве металла, наносимого на ножку и внутренние выводы кристаллодержателя, используется алюминий, а на поверхность кристалла наносят германий, При изготовлении полупроводниковых приборов в металлостеклянных корпусах с алюминиевой металлизацией для напайки

„„533„„1814109 А1 (54) СПОСОБ СБОРКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА (57) Назначение: технология сборки полупроводниковых приборов. Сущность способа: при сборке полупроводникового прибора на кристаллодержатель и внутренние части выводов наносят алюминий, на поверхность кристалла наносят германий, пайку кристалла с кристаллодержателем осуществляют электрическим сплавом германий-алюминий, а алюминиевые контактные площадки соединяют с внутренними частями выводов алюминиевыми проволоками. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. кристалла был опробован сплав алюминийгерманий эвтектического состава с температурой плавления 424 С.

Для изготовления сплава Al — Ое используют флюс, состоящий,, из хлористого бария 46,5; фтористого кальция 6,9; хлористого кальция 23,3 и хлористого натрия 23,3.

Эти составляющие первоначально отдельно прокаливались, затем растирались в порошок, смешивались и оплавлялись при температуре 850 С, Полученный флюс помещался в тигель из расчета 2-4 всей шихты вместе с навеской из А! и выдерживался при температуре 740 С в течение 10 мин.

После этого s тигель помещались кусочки Ai

1814109 и помешивались кварцевым стержнем до растворения. Содержание Ge составляло

54 от содержания Al. Расплав выдерживался в печи 20 мин, после чего развивался в изложницы, Полученный слиток имеет цилиндрическую форглу диаметром от 8 до 10 мм, длиной 50-100 мм. При изготовлении приборов пайка кристаллов на ножку велась с использованием калиброванной крошки сплава AI-Ge, полученный от резки сплава на токарном станке типа Д-27 с глубиной резания 0,6 мм и подачей 0,4 мм.

Калибровка крошки производилась при помощи двух сит с размером ячеек

0,6 и 0,4 мм, что позволило получить крошку тех же размеров. Оптимальные размеры крошки были определены исходя из условий хорошей смачиваемости кристалла и исключения эаплескиваиия сплава на р-п-.переход, При исследовании качества напайки 20 было установлено, что на ковар сплав А(-Ge напаивается с меньшим процентом несмоченных мест, чем никель.

Наиболее высокое качество напайки было зафиксировано при пайке сплавом A!— бе на А(, где процент несмоченных мест былминимальным, Оценка качества пайки производилась по измерению теплового сопротивления.

Пайка велась на ручной установке 105А-39 при температуре в зоне пайки 450 С с исо пользованием Hi >KOK с золотым, никелевым и алюминиев -.м покрытиями, Ножка покрывалась никелем ToliU. иной 3 мкм гальвани ческим путем. Перед напылением алюминиевые нсжки проходили следу:ощую обработку: обезжиривание в трихлорэтилене, химическое травление в 50 -ной соляной кислоте, промь1вку в деионизированной воде. 40

Процесс напыления производится на установке YHH2M — 2 в вакууме {2-5) 10 мм рт.ст. при температуре подложки 170 С. Одновременно при защищенных стеклоизоляторах А(бйл напылен на поверхность траверс ножек для осуществления термокомпрессионной приварки выводов. Толщина напыленного At допускалась 1,6 — 2,6 мкм.

Приборы изготавливались по маршруту: обработка ножек перед напылением, напыле- 50 ние Ai, промывка ножек перед сборкой,. пайка кристаллов на эвтектику Ge-Al с помощью подвески контактно-реакционным методом, присоединение внутренних выводов к внешним AI проволокой. 55

Пример 1, На кристалл напыляют слой германия толщиной 1,75 мкм. Температуру ча рабочем столике подогрева ножки транзистора устанавливают равной 450-750 С, Ножку помещают на столик и прогревают до заданной температуры, а затем присоединяют кристалл в течение 2 с. Присоединение внутренних выводов к внешним производится Al проволокой толщиной 27 мкм на установке ультразвуковой сварки. Далее сборка ведется по существующему технологическому процессу.

В новом способе отсутствуют операции лакировки и сушки траверс, так как исключена разность электрохимических потенциалов между свариваемыми материалами, которая наблюдалась в случае контакта

А(— AU.

По указанному способу были изготовлены приборы КТ вЂ” 601А с напайкой кристаллов на навеску из эвтектического сплава A(—

Ое. При проведении технологической операции-"напайка кристаллов на ножку" процент выхода годных приборов соответствовал проценту выхода годных приборов, существующему в серийном производстве при напайке на эвтектику Аи, Проводились испытания приборов на соответствие их TY. Результаты испытаний приборов положительны.

Наряду с испытаниями приборов на соответствие ТУ, проведены сравнительные за леры параметров серийных транзисторов и опытных при температурах 20 и 120 С, результаты замеров сведены в таблицу.

Замеры Чкэнас и 121Е при температуре

120 С по î-ношению к тем же замерам при

20 С показали, что у транзисторов с напайкой кристалла на эвтектику Al-Ge Чкэнас увеличилось в 2 раза у одного прибора, а уьепичение 12 IE у транзисторов не превышает 50 / от первоначального значения.

Из таблицы следует, что напайка кристаллов на звтектику Al-Ge позволяет получить приборы с более стабильными электрическими параметрами, В зависимости от конструкции корпуса, структура кристалла. метода присоединения выводов температура напайки кристаллов может варьироваться в широких пределах от 238 до 600 С в зависимости от эвтектического сплава на основе Al. Большая стабильность параметров объясняется тем, что использование для пайки эвтектики Al-Ge позволяет за счет увеличения взаимной растворимости металлов при посадке кристаллов в корпусе добиться хорошего качества пайки, снижая Rt.

При приварке выводов используется контакт металлов, обладающих одинаковым электрохимическим потенциалом. Поэтому исключается опасность ухудшения качества прибора со временем вследствие коррозии в области приварки.

1814109

Напайка íà Al . t 2 l E

+20 С

20 С

30

72

30

40

Указанныйспособ сборки применим для сборки практически всей номенклатуры выпускаемых в настоящее время полупроводниковых приборов. Полученные результаты свидетельствует о перспективности применения эвтектических припоев на основе алюминия для напайки кристаллов на алюминиевый кристаллодержатель при изготовлении полупроводниковых приборов.

Формула изобретения

1. Способ сборки полупроводникового прибора преимущественно в металлостеклянном корпусе, включающий соединение кристалла, контактные площадки которого выполнены из алюминия, с металлическим кристаллодержателем пайкой эвтектическим сплавом алюминий-германий и соеди5 нение контактных площадок с выводами алюминиевой проволокой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности прибора, перед пайкой на поверхность кристаллодержателя и внутрен10 ние части выводов напыляют алюминий.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед пайкой на соединяемую поверхность кристалла наносят слой германия.

Продолжение таблицы

Чкэнас

+20"С

70

100

70

80 75

Составитель В, Суворов

Техред M,Ìîðãåíòàë

Корректор Л, Ливринц

Редактор Л, Пигина

Заказ 1828 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101