Безкорпусная герметизация полупроводниковых приборов (стр. 16 из 17)
Метод контактной разности потенциалов. Химическая обработка, влияя на локализованный на поверхности заряд, изменяет поверхностные потенциал. Это изменение контролируют по равному изменению контактной разности потенциалов. Измерительная установка состоит из генератора, звуковые колебания которого через электромеханическую систему приводят в колебательное движение динамический конденсатор, одной обкладкой которого является контролируемая пластина, а другой — эталонный электрод. В результате на конденсаторе возникает переменной напряжение, амплитуда , которого пропорциональна разности потенциалов между его обкладками, а значит зависит от состояния поверхности контролируемой поверхности.
Метод радиоактивных изотопов (меченых атомов). Этот метод основан на обнаружении загрязнений, содержащих радиоактивные изотопы, и применяется для оценки эффективности процессов отмывки. Радиоактивные загрязнения специально наносят на отдельные участки или на всю поверхность на отдельные участки или на всю поверхность и после промывки по выбранной технологии их остатки определяют с помощью счётчика Гейгера. Метод обладает очень высокой чувствительностью (в 1000 раз больше , чем методы основанные на смачивании ) и применяются главным образом в лабораторных условиях, так как в производственных условиях трудно обеспечить необходимые меры защиты от радиоактивного излучения.
Метод измерения удельного сопротивления моющих растворов. Этот метод позволяет определить содержание ионных загрязнений в промывочной воде и различных растворителях. В производственных условиях метод измерения удельного сопротивления моющего раствора применяют для контроля длительности процесса отмывки: отмывку ведут до тех пор, пока не будут равны удельные сопротивления раствора на входе в промывочную ванную и на выходе из неё.
Этот метод не позволяет обнаружить нерастворимые или слабо диссоциирующие загрязнения, даёт заниженные результаты, так как некоторые загрязнения лишь частично удаляются с поверхности в процессе отмывки, и не позволяют оценить распределение загрязнений по поверхности, так как даёт информацию лишь об общем количестве растворимых ионных загрязнений.
Контроль качества осуществляют с помощью микроскопа . При этом пластины должны быть без пятен, разводов, подтёков. Допускаются одна-две светящиеся точки в тёмном поле микроскопа площадью около 0,6 мм2. Гидрофобные загрязнения обнаруживают методом, основанным на изменении угла смачивания поверхности водой. При неудовлетворительном качестве отмывки обработку повторяют.
Такая оценка качества отмывки имеет существенный недостаток: для контроля пластину необходимо извлечь из тары для хранения и поместить на предметный столик микроскопа или установки контроля угла смачивания. Поэтому поверхность пластин при контроле загрязняется в результат контакта с атмосферой.
После отмывки необходимо сразу же передать пластины на следующую операцию, так как при хранении происходит загрязнение их поверхности. Если отмытые пластины необходимо хранить, их поверхность следует защищать от воздействия внешней среды. Так, полимерный комплекс КС-1 позволяет надёжно защищать полупроводниковые пластины от внешней атмосферы в течение достаточно длительного времени (до 10 суток). Кроме того, очищенные полупроводниковые пластины можно хранить в герметичном сосуде с парами фреона.
На производстве применяются следующие виды сушки: воздушная сушка в сушильных камерах, горячая сушка в сушильных шкафах , радиационная сушка, сушка токами высокой частоты.
При воздушной сушке в сушильных камерах детали или заготовки размещают на полках и выдерживают до нескольких суток при нормальной сушке (15–20 С) температуре.
Длительный срок сушки является крупным недостатком воздушной сушки.
Для горячей сушки обычно применяют сушильные шкафы или камеры и конвейерные сушильные установки, обогреваемые паром или электрообогревателями.
В сушильных шкафах с электрическим обогревом детали выдерживают при температуре 65–70 С до постоянства веса. Во избежания растрескивания деталей температуру в сушильных шкафах повышают постепенно.
В конвейерных сушильных установках производят сушку тонкостенных деталей.
Непрерывно действующие конвейерные сушильные установки являются наиболее эффективными для тонкостенных деталей. В таких установках сушка тонкостенных деталей в зависимости от величины и формы длится 2–3 часа.
Радиационная сушка основана на обогреве деталей лучистой энергией, излучаемой раскалёнными телами: нитями ламп, спиралями электронагревательных приборов, металлическими панелями, обогреваемыми газом.
На рисунке показана камера для радиационной сушки. В качестве источника лучистой энергии в камере установлены лампы инфракрасного свечения, расположенные в шахматном порядке под сводом и на боковых стенках камеры.
Радиационная сушка эффективнее конвейерных установок в несколько раз, особенно при сушке плоских изделий с небольшой толщиной стенок.
При сушке токами высокой частоты детали, помещённые между обкладками контурного конденсатора генератора высокой частоты, равномерно прогреваются по всей массе, при этом благодаря быстрому прогреву детали по всей её толщине срок сушки сокращается в несколько раз по сравнению с сушкой нагретым воздухом.
Контроль герметичности полупроводниковых приборов.
Одной из задач герметизации является предотвращение проникновения внутрь корпуса газов из окружающей среды, всегда содержащих влагу. Проникающая в корпус влага растворяет газы и загрязнения, образуя в условиях электрических напряжений электролитические пары. В свою очередь, это приводит к возникновению отказов, выражающихся в шунтирующих утечках, коротких замыканиях и обрывах.
Для полых (газонаполненных) корпусов'" достаточно объективным показателем качества герметизации может служить величина течи из корпуса. Для микросхем, опрессованных пластмассами, необходимо проводить испытания непосредственно в атмосфере с повышенной влажностью. Методы испытания должны одновременно удовлетворять требованиям высокой чувствительности и экономичности.
Наиболее чувствительным является радиоактивный метод (чувствительность 10~8—5-10"9 мкм рт. ст.-л/с). Образцы, подлежащие испытанию, герметизируются в атмосфере сжатого радиоактивного газа (например, Кг85). При испытании с помощью счетчиков регистрируется интенсивность гамма-излучения газа, вытекающего из корпуса. Вследствие сложности и высокой стоимости этот метод может быть рекомендован только в экспериментальном производстве (отработка конструкции корпуса или технологии герметизации).
Масс-спектрометрический метод основан на обнаружении гелиевым течеискателем гелия, предварительно введенного в корпус прибора. Применение гелия 0'бусловлено его высокой проникающей способностью (малые размеры молекул). Чувствительность метода определяется чувствительностью течеискателя (для течеискателя ПТИ-6 Ю-7 мкм рт. ст.-л/с). Высокая проникающая способность гелия затрудняет обнаружение больших течей, так как к моменту испытания гелий может полностью вытечь из корпуса. Поэтому для образцов, подлежащих испытанию, целесообразно вводить гелий после герметизации, но непосредственно перед испытанием. Для этого герметизированные микросхемы выдерживают в течение нескольких суток в бомбе, заполненной гелием до давления 4 ат. Масс-спектрометрический метод целесообразен только для выборочного контроля.
При проверке Герметичности вакуумно-жидкостным методом микросхемы помещают в емкость с керосином или уайт-спиритом, над которым создается разрежение (10—15 мм рт. ст.). Вытекающий из корпуса газ (непрерывная струйка пузырьков) позволяет определить не только интенсивность, но и место расположения течи. Чувствительность метода 5-Ю-3 мкм рт. ст.-л/с. Он является весьма распространенным в производстве для выборочного метода контроля. Компрессионно-термический метод отличается от предыдущего тем, что испытуемые микросхемы погружают в нагретое масло. При этом давление газа внутри корпуса повышается и чувствительность метода несколько увеличивается (4-10~3 мкм рт. ст.-л/с)
Описание технологического процесса.
Ниже приведена блок–схема технологического процесса, характеризующая последовательность проведения технологических операций:
