eng
Выпуск #1/1998
А. Бутывская, Е.Горнев.
Полимерные материалы для герметизации интегральных схем и полупроводниковых приборов
Полимерные материалы для герметизации интегральных схем и полупроводниковых приборов
Просмотры: 5862
В последние годы значительно увеличивается производство интегральных схем и полупроводниковых приборов в пластмассовых корпусах, в числе достоинств которых низкая стоимость полимерных прессматериалов, высокая устойчивость к механическим воздействиям, малые габариты и масса, возможность автоматизации технологических процессов сборки и испытаний, удобство монтажа. К тому же, применение пластмасс позволяет изготавливать корпуса разнообразных форм и размеров.
Первый кремниевый маломощный транзистор в пластмассовом корпусе был выпущен в 1961 году американской фирмой General Electric. Однако в то время герметизация пластмассой не обеспечивала надежной защиты кристалла при повышенной влажности и температуре [1,2]. Влагопроницаемость прессматериалов, наличие в них агрессивных примесей, мигрирующих с влагой к кристаллу, приводили к коррозии металлизации на нем, а низкая теплопроводность пластмассы затрудняла отвод тепла. Вот почему интегральные схемы (ИС) и полупроводниковые приборы (ППП) в пластмассовых корпусах первоначально использовались в устройствах с малой рассеиваемой мощностью, рассчитанных на работу при нормальной и низкой влажности в ограниченном диапазоне температур и выпускавшихся массовыми сериями для бытовой и промышленной электронной аппаратуры.
До последнего времени широкому применению пластмассовых корпусов препятствовали малая теплопроводность пресскомпозиций, а также термические напряжения в микропроволочных соединениях и кристалле, обусловленные большим коэффициентом термического расширения (КТР) пластмассы. Уменьшение размеров элементов на кристалле повысило их уязвимость к деградационным процессам, инициируемым влагой и различного рода загрязнениями во внутреннем объеме ИС. С ростом рассеиваемой кристаллом мощности затруднялся эффективный теплоотвод. Поэтому усилия разработчиков последующих поколений полимерных прессматериалов на основе эпоксидно-новолачных смол и кремнийорганических соединений были направлены на увеличение влаго- и термостойкости, уменьшение КТР, снижение содержания ионных примесей.
В итоге в 1996 году доля мирового рынка ИС и ППП в пластмассовых корпусах составила 93% от общего объема выпускаемых изделий. В 1994 году фирма AMI создала пластмассовые корпуса для ИС, удовлетворяющие по надежности требованиям военного стандарта MIL-STD-883 [3]. И сейчас ряд ИС в пластмассовых корпусах, например схемы флэш-памяти, находят применение в военной аппаратуре, работающей в нежестких условиях внешней среды.
Полимерные прессматериалы, используемые для герметизации ИС и ППП, — сложные многокомпонентные гетерогенные системы. Для получения требуемых характеристик прессматериала необходимо оптимальное сочетание всех компонентов. Вначале это достигалось эмпирическим путем, а полученные результаты использовались при исследованиях свойств пресскомпозиций (компаундов) и разработке их новых составов [4]. Сейчас контролируется более 20 параметров прессматериалов. Методы контроля большинства из них определены международными стандартами SEMI.
Фирма Texas Instrument в свое время выработала пять обязательных условий, определяющих выбор прессматериала для герметизации: высокая влагонепроницаемость; высокая термостойкость; возможность получения влагонепроницаемого соединения с материалом вывода; отсутствие загрязнений, влияющих на характеристики прибора; минимальное искусственное старение и усадка в течение длительного срока.
Как уже отмечалось, свойства прессматериалов определяются их компонентами: смолой, отвердителем, катализатором, пластификатором, модификатором, наполнителем, аппретом и другими необходимыми добавками.
Смолы выполняют роль связки. Сейчас при герметизации ИС и ППП широко применяются эпоксидные смолы благодаря таким техническим характеристикам, как низкая стоимость и высокая производительность процессов переработки. Эпоксидные смолы отличаются прочностью, высокими вязкостью и температурой стеклования, электроизоляцией, не изменяющейся при старении, негорючестью, хорошей адгезией к различным материалам, малым коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР), незначительной усадкой, а при отверждении — высокой химической стойкостью [5, 6]. Наиболее часто используются эпоксиноволачные смолы, реже бифенольные.
Отвердители служат для полимеризации эпоксидных смол и перевода их структуры в трехмерную сетку. Они обеспечивают вязкотекучие свойства до начала отверждения и необходимую скорость этого процесса [6].
Катализаторы ускоряют протекание реакций, приводящих к пространственному сшиванию полимера, и влияют на диэлектрические и влагопоглощающие свойства композиций. В качестве катализаторов часто используются амины [6, 7].
Пластификаторы (полисульфид, полибутадион и др.) снижают напряжение усадки, увеличивают пластичность компаундов, сокращают время литьевого прессования.
Модификаторы способствуют уменьшению внутренних напряжений, одновременно повышая ударопрочность. В качестве модификаторов применяют различные каучуки [8].
Наполнители вводятся для увеличения модуля упругости, твердости, теплопроводности, уменьшения КЛТР, коэффициента сжатия при отверждении, а также для улучшения перерабатываемости и снижения стоимости. На долю наполнителя приходится до 70% общей массы пресскомпозиции. Максимально возможное количество наполнителя в системе определяется допустимой вязкостью композиции. Наиболее часто в качестве наполнителя применяют двуокись кремния (кварц) в двух аллотропических формах: аморфной и кристаллической (как правило, их сочетание) [9—12]. Введение наполнителей может сопровождаться загрязнением композиции различными примесями.
Аппреты усиливают сцепление между органическими полимерами и поверхностями неорганических наполнителей. При этом образуется система с улучшенными механическими свойствами, повышенной влагостойкостью и стойкостью к старению в неблагоприятных условиях. В качестве аппретов часто используют силаны.
Для надежной герметизации ИС и ППП необходимо, чтобы прессматериалы обладали достаточно высокой эластичностью, КЛТР, сопоставимым с материалами конструкции ИС и ППП, повышенными теплостойкостью, теплопроводностью, влагостойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами и к тому же не содержали загрязняющих примесей. При создании пресскомпозиций с заданными свойствами необходимо учитывать влияние различных, порой противоречивых, факторов. Например, при большой усадке облегчается извлечение материала из прессформы и уменьшается влагопоглощение. Но этого можно достичь и применением пластификаторов или аппретов. Их введение в компаунд уменьшает модуль упругости и вязкости, повышает прочность на изгиб. Пластификаторы снижают хрупкость эпоксидной смолы, увеличивают стойкость пластмассового корпуса к механическим воздействиям и улучшают работоспособность его конструкции. В то же время они уменьшают термохимическую стойкость, увеличивают диэлектрические потери, снижают температуру стеклования (что ухудшает тепловые характеристики пресскомпозиций) и могут увеличить водопоглощение.
Иными словами, создать универсальную, на все случаи жизни, пресскомпозицию невозможно. Необходимая пресскомпозиция выбирается исходя из ее физико-механических свойств и возможности обеспечить технологический процесс герметизации.
В Советском Союзе первые интегральные микросхемы в пластмассовых корпусах появились в 1967 году. Вплоть до середины 80-х годов в отечественной электронной промышленности использовались собственные прессматериалы. В табл.1 приведены характеристики отечественных и зарубежных пресскомпозиций. Следует отметить, что зарубежные пресскомпозиции, представленные в таблице, применяются для изготовления маловыводных ИС и ППП в пластмассовых корпусах. Приведенные данные свидетельствуют о том, что перечень контролируемых параметров отечественных пресскомпозиций значительно меньше, чем зарубежных, а их чистота (концентрация экстрагированных ионных примесей и a-частиц) либо не контролируется, либо значительно хуже зарубежных. Исследования отечественных пресскомпозиций показали, что степень полимеризации полимеров существенно отличалась от партии к партии, а наполнители композиций были недостаточно чисты. Это влекло за собой появление ионных примесей, ответственных за электролитическую коррозию металлизации микросхемы. Отечественной промышленности так и не удалось создать пресскомпозиции на уровне зарубежных компаундов. Поэтому с середины 80-х годов для герметизации ИС и ППП методом трансферного литья у нас используют пресскомпозиции зарубежных фирм.
Множество ППП и ИС, создаваемых для самых различных нужд, отличаются друг от друга не только назначением, но и характеристиками, а значит, сложностью. В связи с этим появилась необходимость в полимерных прессматериалах, параметры которых отвечали бы не только общим, но и специальным требованиям конкретных устройств.
Зарубежные фирмы разработали и производят разнообразные пресскомпозиции с учетом области применения ИС и ППП, их мощностных характеристик, типов, размеров и конструкций корпусов, размера кристалла и т.п. Выпускаются пресскомпозиции для мощных транзисторов и ИС, линейных ИС, схем памяти, микросхем, выполненных на кристаллах больших размеров, и т.п. Компаунды зарубежных фирм используются в более чем двух десятках конструктивных вариантов ИС и ППП. Многие предприятия электронной промышленности СНГ широко применяют пресскомпозиции фирмы Dexter, в России и Белоруссии активно продвигаются пресскомпозиции фирмы Korea Chemical (табл. 2 и 3).
В табл.4 приведены сравнительные параметры характерных пресскомпозиций указанных фирм примерно одинаковой применяемости (фирма Korea Chemical не представила данные по усадке пресскомпозиций и концентрации в них a-частиц, в результате чего сравнить компаунды по этим параметрам оказалось невозможным);
Сравнение проводилось по четырем классам применяемости прессматериала:
I. Маломощные транзисторы и ИС общего назначения в корпусе типа PDIP* (8–40 выводов);
II. ИС малой и средней мощности в корпусах типа PDIP (без ограничения числа выводов) и корпусах типа PLCC, SOIC, (SO) для поверхностного монтажа;
III. ИС в корпусах типа TSOP и других корпусах для поверхностного монтажа;
IV. Мощные транзисторы.
Проведенный анализ позволил сделать следующие выводы:
* в классе I рассматриваемые пресскомпозиции не имеют существенных (менее 5% от значения) отличий по 18% параметров, в классе II — по 41%, в классах III и IV по 46 % параметров;
* в классе I компаунды фирмы Dexter имеют лучшие значения по 50 % параметров; в классе II — по 36%, в классах III и IV — по 27% параметров;
* компаунды фирмы Korea Chemical в классе I имеют лучшие значения по 32% параметров, в классе II — по 23%, в классах III и IV — по 27% параметров.
Компаунды обеих фирм существенно не отличаются по таким параметрам, как:
* текучесть по спирали, за исключением класса III, где текучесть корейского материала КТМС 5600 на 13% выше, чем американского MG 65F (но в этом классе есть компаунд MG 46F с такой же текучестью, как и у корейского);
* прочность на изгиб, за исключением класса I, где лучшее значение у компаунда фирмы Dexter MG 40F-35;
* температура стеклования, за исключением класса I, где лучшее значение у компаунда фирмы Dexter MG 65F;
* удельный вес, за исключением класса I, где лучшее значение у корейского материала (в этом классе есть американский компаунд MG 46F широкой, если не сказать рекордной, применяемости с таким же удельным весом, как и у корейского);
* воспламеняемость;
* рН, за исключением класса I, где лучшее значение у компаунда фирмы Dexter;
* температура прессования;
* давление прессования.
Компаунды фирмы Dexter имеют значительные преимущества по объемному электрическому сопротивлению и режимам доотверждения, а фирмы Korea Chemical — по коэффициенту влагопоглощения и концентрации экстрагированных примесей. Отметим, что текучесть по спирали и особенно время гелеобразования пресскомпозиций этих фирм не очень велики, что создает условия для так называемых недопрессовок при герметизации ИС и ППП методом одноплунжерного трансферного литья с использованием многоместных прессформ.
В отечественной промышленности широко применяются пресскомпозиции MG 40F-35 (Dexter) и KTMC-3432 (Korea Chemical) (табл.5). Ряд предприятий применяют прессматериал КТМС-3432 для всех выпускаемых типов ИС и ППП. Пресскомпозиция MG 40F-35 предназначена для изготовления маломощных транзисторов и ИС в корпусах типа PDID с числом выводов до 40, а пресскомпозиция КТМС 3432 — только для маломощных и мощных транзисторов. Поэтому теплопроводность пресскомпозиции КТМС-3432 выше, чем пресскомпозиции MG 40F-35. При производстве пресскомпозиций с высокой теплопроводностью основную часть наполнителя составляет кристаллический кварц, так как его теплопроводность значительно выше теплопроводности аморфного кварца — (132—325)·10-4 и 33·10-4 кал/оС.см.с соответственно. Однако при использовании в качестве наполнителя кристаллического кварца обостряется проблема чистоты пресскомпозиции. Это косвенно подтверждают более низкие (более чем в 13 раз) значения объемного электрического сопротивления корейского материала по сравнению с пресскомпозицией фирмы Dexter и отсутствие данных о концентрации a-частиц в материале корейской фирмы.
Для предприятий России и бывшего СССР первостепенное значение имеет экономическая эффективность применяемых материалов — их технологичность, экономичность и влияние на себестоимость продукции. С этой точки зрения хотелось бы выделить параметр, на который наши технологи обычно обращают мало внимания, — удельный вес (а следовательно, и расход материала на единицу продукции), который у пресскомпозиции MG40F-35 на 6% меньше, чем у КТМС-3432. Необходимо также отметить длительность рекомендуемых технологических режимов доотверждения пресскомпозиции фирмы Korea Chemical, в результате чего энергозатраты на изготовление ИС и ППП с использованием этого материала в 1,5—2 раза выше, чем в случае применения материала фирмы Dexter.
В заключение важно подчеркнуть, что использование одного типа прессматериала для всей номенклатуры продукции однозначно приводит к ухудшению качества ИС и ППП. Результаты проведенного анализа свидетельствуют о том, что в качестве герметизирующих материалов при изготовлении ИС и ППП в пластмассовых корпусах отечественной промышленности предпочтительнее применять прессматериалы фирмы Dexter.
Литература
1. Electronic Packaging and Production, 1982, v.22, N4, pp.175—178, 180, 182.
2. Electronic Packaging and Production, 1982, v.22, N11, p.133.
3. “Status’97”, 1996, IСE.
4. Electronic Equipment News, 1968, v.9, N10, p.34—41.
5. Роздзял П. Технология герметизации элементов РЭА. — М.: Радио и связь, 1981.
6. Semiconductor Plastic Encapsulants: Molding Compounds. – Semiconductor International, 1980, v.3, N9, p.47—64.
7. Elastomers for Electronics Industry Technocrat, 1983, v.16, N8, p.20—25.
8. Formulazione e proprieta di resine epossidiche ad elevata resilienza: resine epossidiche modificate con gomma. – Inerplastics, 1984, v.7, N4, p.70—80.
9. Гуль В.Е., Акутин М.С. Основы переработки пластмасс. — М.: Химия, 1985.
10. Чернин И.З., Смехов Ф.М., Жердев Ю.В. Эпоксидные полимеры и композиции. — М.: Химия, 1982.
11. Goosey N.T. The Effects of Resins Properties on the Realibility of Plastic Encapsulated Devices., Semiconductor’s International Conference, Brighton, p.77—80.
12. Ott H.I., Busher H.A., Skudelny D. Messung und Berechung der Warmeleit. – lohigkeit von mineralgefullten Epoxidhanz., Kunststoffe, 1980, N 3, s.156—161.
До последнего времени широкому применению пластмассовых корпусов препятствовали малая теплопроводность пресскомпозиций, а также термические напряжения в микропроволочных соединениях и кристалле, обусловленные большим коэффициентом термического расширения (КТР) пластмассы. Уменьшение размеров элементов на кристалле повысило их уязвимость к деградационным процессам, инициируемым влагой и различного рода загрязнениями во внутреннем объеме ИС. С ростом рассеиваемой кристаллом мощности затруднялся эффективный теплоотвод. Поэтому усилия разработчиков последующих поколений полимерных прессматериалов на основе эпоксидно-новолачных смол и кремнийорганических соединений были направлены на увеличение влаго- и термостойкости, уменьшение КТР, снижение содержания ионных примесей.
В итоге в 1996 году доля мирового рынка ИС и ППП в пластмассовых корпусах составила 93% от общего объема выпускаемых изделий. В 1994 году фирма AMI создала пластмассовые корпуса для ИС, удовлетворяющие по надежности требованиям военного стандарта MIL-STD-883 [3]. И сейчас ряд ИС в пластмассовых корпусах, например схемы флэш-памяти, находят применение в военной аппаратуре, работающей в нежестких условиях внешней среды.
Полимерные прессматериалы, используемые для герметизации ИС и ППП, — сложные многокомпонентные гетерогенные системы. Для получения требуемых характеристик прессматериала необходимо оптимальное сочетание всех компонентов. Вначале это достигалось эмпирическим путем, а полученные результаты использовались при исследованиях свойств пресскомпозиций (компаундов) и разработке их новых составов [4]. Сейчас контролируется более 20 параметров прессматериалов. Методы контроля большинства из них определены международными стандартами SEMI.
Фирма Texas Instrument в свое время выработала пять обязательных условий, определяющих выбор прессматериала для герметизации: высокая влагонепроницаемость; высокая термостойкость; возможность получения влагонепроницаемого соединения с материалом вывода; отсутствие загрязнений, влияющих на характеристики прибора; минимальное искусственное старение и усадка в течение длительного срока.
Как уже отмечалось, свойства прессматериалов определяются их компонентами: смолой, отвердителем, катализатором, пластификатором, модификатором, наполнителем, аппретом и другими необходимыми добавками.
Смолы выполняют роль связки. Сейчас при герметизации ИС и ППП широко применяются эпоксидные смолы благодаря таким техническим характеристикам, как низкая стоимость и высокая производительность процессов переработки. Эпоксидные смолы отличаются прочностью, высокими вязкостью и температурой стеклования, электроизоляцией, не изменяющейся при старении, негорючестью, хорошей адгезией к различным материалам, малым коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР), незначительной усадкой, а при отверждении — высокой химической стойкостью [5, 6]. Наиболее часто используются эпоксиноволачные смолы, реже бифенольные.
Отвердители служат для полимеризации эпоксидных смол и перевода их структуры в трехмерную сетку. Они обеспечивают вязкотекучие свойства до начала отверждения и необходимую скорость этого процесса [6].
Катализаторы ускоряют протекание реакций, приводящих к пространственному сшиванию полимера, и влияют на диэлектрические и влагопоглощающие свойства композиций. В качестве катализаторов часто используются амины [6, 7].
Пластификаторы (полисульфид, полибутадион и др.) снижают напряжение усадки, увеличивают пластичность компаундов, сокращают время литьевого прессования.
Модификаторы способствуют уменьшению внутренних напряжений, одновременно повышая ударопрочность. В качестве модификаторов применяют различные каучуки [8].
Наполнители вводятся для увеличения модуля упругости, твердости, теплопроводности, уменьшения КЛТР, коэффициента сжатия при отверждении, а также для улучшения перерабатываемости и снижения стоимости. На долю наполнителя приходится до 70% общей массы пресскомпозиции. Максимально возможное количество наполнителя в системе определяется допустимой вязкостью композиции. Наиболее часто в качестве наполнителя применяют двуокись кремния (кварц) в двух аллотропических формах: аморфной и кристаллической (как правило, их сочетание) [9—12]. Введение наполнителей может сопровождаться загрязнением композиции различными примесями.
Аппреты усиливают сцепление между органическими полимерами и поверхностями неорганических наполнителей. При этом образуется система с улучшенными механическими свойствами, повышенной влагостойкостью и стойкостью к старению в неблагоприятных условиях. В качестве аппретов часто используют силаны.
Для надежной герметизации ИС и ППП необходимо, чтобы прессматериалы обладали достаточно высокой эластичностью, КЛТР, сопоставимым с материалами конструкции ИС и ППП, повышенными теплостойкостью, теплопроводностью, влагостойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами и к тому же не содержали загрязняющих примесей. При создании пресскомпозиций с заданными свойствами необходимо учитывать влияние различных, порой противоречивых, факторов. Например, при большой усадке облегчается извлечение материала из прессформы и уменьшается влагопоглощение. Но этого можно достичь и применением пластификаторов или аппретов. Их введение в компаунд уменьшает модуль упругости и вязкости, повышает прочность на изгиб. Пластификаторы снижают хрупкость эпоксидной смолы, увеличивают стойкость пластмассового корпуса к механическим воздействиям и улучшают работоспособность его конструкции. В то же время они уменьшают термохимическую стойкость, увеличивают диэлектрические потери, снижают температуру стеклования (что ухудшает тепловые характеристики пресскомпозиций) и могут увеличить водопоглощение.
Иными словами, создать универсальную, на все случаи жизни, пресскомпозицию невозможно. Необходимая пресскомпозиция выбирается исходя из ее физико-механических свойств и возможности обеспечить технологический процесс герметизации.
В Советском Союзе первые интегральные микросхемы в пластмассовых корпусах появились в 1967 году. Вплоть до середины 80-х годов в отечественной электронной промышленности использовались собственные прессматериалы. В табл.1 приведены характеристики отечественных и зарубежных пресскомпозиций. Следует отметить, что зарубежные пресскомпозиции, представленные в таблице, применяются для изготовления маловыводных ИС и ППП в пластмассовых корпусах. Приведенные данные свидетельствуют о том, что перечень контролируемых параметров отечественных пресскомпозиций значительно меньше, чем зарубежных, а их чистота (концентрация экстрагированных ионных примесей и a-частиц) либо не контролируется, либо значительно хуже зарубежных. Исследования отечественных пресскомпозиций показали, что степень полимеризации полимеров существенно отличалась от партии к партии, а наполнители композиций были недостаточно чисты. Это влекло за собой появление ионных примесей, ответственных за электролитическую коррозию металлизации микросхемы. Отечественной промышленности так и не удалось создать пресскомпозиции на уровне зарубежных компаундов. Поэтому с середины 80-х годов для герметизации ИС и ППП методом трансферного литья у нас используют пресскомпозиции зарубежных фирм.
Множество ППП и ИС, создаваемых для самых различных нужд, отличаются друг от друга не только назначением, но и характеристиками, а значит, сложностью. В связи с этим появилась необходимость в полимерных прессматериалах, параметры которых отвечали бы не только общим, но и специальным требованиям конкретных устройств.
Зарубежные фирмы разработали и производят разнообразные пресскомпозиции с учетом области применения ИС и ППП, их мощностных характеристик, типов, размеров и конструкций корпусов, размера кристалла и т.п. Выпускаются пресскомпозиции для мощных транзисторов и ИС, линейных ИС, схем памяти, микросхем, выполненных на кристаллах больших размеров, и т.п. Компаунды зарубежных фирм используются в более чем двух десятках конструктивных вариантов ИС и ППП. Многие предприятия электронной промышленности СНГ широко применяют пресскомпозиции фирмы Dexter, в России и Белоруссии активно продвигаются пресскомпозиции фирмы Korea Chemical (табл. 2 и 3).
В табл.4 приведены сравнительные параметры характерных пресскомпозиций указанных фирм примерно одинаковой применяемости (фирма Korea Chemical не представила данные по усадке пресскомпозиций и концентрации в них a-частиц, в результате чего сравнить компаунды по этим параметрам оказалось невозможным);
Сравнение проводилось по четырем классам применяемости прессматериала:
I. Маломощные транзисторы и ИС общего назначения в корпусе типа PDIP* (8–40 выводов);
II. ИС малой и средней мощности в корпусах типа PDIP (без ограничения числа выводов) и корпусах типа PLCC, SOIC, (SO) для поверхностного монтажа;
III. ИС в корпусах типа TSOP и других корпусах для поверхностного монтажа;
IV. Мощные транзисторы.
Проведенный анализ позволил сделать следующие выводы:
* в классе I рассматриваемые пресскомпозиции не имеют существенных (менее 5% от значения) отличий по 18% параметров, в классе II — по 41%, в классах III и IV по 46 % параметров;
* в классе I компаунды фирмы Dexter имеют лучшие значения по 50 % параметров; в классе II — по 36%, в классах III и IV — по 27% параметров;
* компаунды фирмы Korea Chemical в классе I имеют лучшие значения по 32% параметров, в классе II — по 23%, в классах III и IV — по 27% параметров.
Компаунды обеих фирм существенно не отличаются по таким параметрам, как:
* текучесть по спирали, за исключением класса III, где текучесть корейского материала КТМС 5600 на 13% выше, чем американского MG 65F (но в этом классе есть компаунд MG 46F с такой же текучестью, как и у корейского);
* прочность на изгиб, за исключением класса I, где лучшее значение у компаунда фирмы Dexter MG 40F-35;
* температура стеклования, за исключением класса I, где лучшее значение у компаунда фирмы Dexter MG 65F;
* удельный вес, за исключением класса I, где лучшее значение у корейского материала (в этом классе есть американский компаунд MG 46F широкой, если не сказать рекордной, применяемости с таким же удельным весом, как и у корейского);
* воспламеняемость;
* рН, за исключением класса I, где лучшее значение у компаунда фирмы Dexter;
* температура прессования;
* давление прессования.
Компаунды фирмы Dexter имеют значительные преимущества по объемному электрическому сопротивлению и режимам доотверждения, а фирмы Korea Chemical — по коэффициенту влагопоглощения и концентрации экстрагированных примесей. Отметим, что текучесть по спирали и особенно время гелеобразования пресскомпозиций этих фирм не очень велики, что создает условия для так называемых недопрессовок при герметизации ИС и ППП методом одноплунжерного трансферного литья с использованием многоместных прессформ.
В отечественной промышленности широко применяются пресскомпозиции MG 40F-35 (Dexter) и KTMC-3432 (Korea Chemical) (табл.5). Ряд предприятий применяют прессматериал КТМС-3432 для всех выпускаемых типов ИС и ППП. Пресскомпозиция MG 40F-35 предназначена для изготовления маломощных транзисторов и ИС в корпусах типа PDID с числом выводов до 40, а пресскомпозиция КТМС 3432 — только для маломощных и мощных транзисторов. Поэтому теплопроводность пресскомпозиции КТМС-3432 выше, чем пресскомпозиции MG 40F-35. При производстве пресскомпозиций с высокой теплопроводностью основную часть наполнителя составляет кристаллический кварц, так как его теплопроводность значительно выше теплопроводности аморфного кварца — (132—325)·10-4 и 33·10-4 кал/оС.см.с соответственно. Однако при использовании в качестве наполнителя кристаллического кварца обостряется проблема чистоты пресскомпозиции. Это косвенно подтверждают более низкие (более чем в 13 раз) значения объемного электрического сопротивления корейского материала по сравнению с пресскомпозицией фирмы Dexter и отсутствие данных о концентрации a-частиц в материале корейской фирмы.
Для предприятий России и бывшего СССР первостепенное значение имеет экономическая эффективность применяемых материалов — их технологичность, экономичность и влияние на себестоимость продукции. С этой точки зрения хотелось бы выделить параметр, на который наши технологи обычно обращают мало внимания, — удельный вес (а следовательно, и расход материала на единицу продукции), который у пресскомпозиции MG40F-35 на 6% меньше, чем у КТМС-3432. Необходимо также отметить длительность рекомендуемых технологических режимов доотверждения пресскомпозиции фирмы Korea Chemical, в результате чего энергозатраты на изготовление ИС и ППП с использованием этого материала в 1,5—2 раза выше, чем в случае применения материала фирмы Dexter.
В заключение важно подчеркнуть, что использование одного типа прессматериала для всей номенклатуры продукции однозначно приводит к ухудшению качества ИС и ППП. Результаты проведенного анализа свидетельствуют о том, что в качестве герметизирующих материалов при изготовлении ИС и ППП в пластмассовых корпусах отечественной промышленности предпочтительнее применять прессматериалы фирмы Dexter.
Литература
1. Electronic Packaging and Production, 1982, v.22, N4, pp.175—178, 180, 182.
2. Electronic Packaging and Production, 1982, v.22, N11, p.133.
3. “Status’97”, 1996, IСE.
4. Electronic Equipment News, 1968, v.9, N10, p.34—41.
5. Роздзял П. Технология герметизации элементов РЭА. — М.: Радио и связь, 1981.
6. Semiconductor Plastic Encapsulants: Molding Compounds. – Semiconductor International, 1980, v.3, N9, p.47—64.
7. Elastomers for Electronics Industry Technocrat, 1983, v.16, N8, p.20—25.
8. Formulazione e proprieta di resine epossidiche ad elevata resilienza: resine epossidiche modificate con gomma. – Inerplastics, 1984, v.7, N4, p.70—80.
9. Гуль В.Е., Акутин М.С. Основы переработки пластмасс. — М.: Химия, 1985.
10. Чернин И.З., Смехов Ф.М., Жердев Ю.В. Эпоксидные полимеры и композиции. — М.: Химия, 1982.
11. Goosey N.T. The Effects of Resins Properties on the Realibility of Plastic Encapsulated Devices., Semiconductor’s International Conference, Brighton, p.77—80.
12. Ott H.I., Busher H.A., Skudelny D. Messung und Berechung der Warmeleit. – lohigkeit von mineralgefullten Epoxidhanz., Kunststoffe, 1980, N 3, s.156—161.
Отзывы читателей
