Бескорпусная герметизация

Выбор конструктивно-технологического варианта исполнения бескорпусной защиты определяется в первую очередь назначением и требованиями, предъявленными к защищаемой микросхеме. Например, если предусматривается защита сборочной единицы, в состав которой входит бескорпусная микросхема, то предварительно производится лишь промежуточная технологическая защита микросхемы, обеспечивающая стабильность её параметров на этапе изготовления. Если же бескорпусная микросхема выпускается в виде самостоятельного изделия, то её защита осуществляется с учётом всего комплекса климатических и механических воздействий, предусмотренных техническими условиями эксплуатации на данную микросхему.

Особое требование в случае бескорпусной защиты предъявляются к химической частоте и термостойкости герметизирующих покрытий, к их физико-механическим свойствам, влагопоглощению. Кроме того, герметизирующие материалы должны не только обеспечивать высокую жёсткость создаваемой конструкции, но и устойчивость её к различным видам воздействий.

Для бескорпусной защиты полупроводниковых структур используются в основном неорганические и органические полимерные материалы. Более высокой надёжностью характеризуются покрытия из неорганических материалов, однако, бескорпусная защита на основе органических материалов гораздо дешевле.

Бескорпусную герметизацию выполняют обволакиванием герметиком, заливкой полимером, а также опрессовкой расп­лавленным термопластическим или термореактивным материа­лом.

Обволакивание — наиболее простой способ, при ко­тором каплю герметика наносят на сборку или кратковремен­но погружают сборку в герметик. Этот способ используют для предварительной защиты изделий перед заливкой или опрессов­кой.

Заливку выполняют в специальные многократного ис­пользования литьевые формы из силиконовой резины. Заливка может быть свободной или в вакууме.

Литьевое прессование является наиболее совер­шенным способом создания бескорпусных оболочек, применяе­мым в серийном производстве. Этот способ основан на исполь­зовании разъемных пресс-форм и пресс-порошков, получаемых из эпоксидных и кремнийорганических смол или их компози­ций.

В настоящее время наиболее полно удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалам монолитных корпусов, образуемых литьевым прессованием, эпоксидные пресс-порошки типа «Премикс».

Технологический цикл при герметизации изделий литьевым прессованием включает такие операции: размещение изделий в специальной пресс-форме, заполнение индивидуальных полостей с изделиями в пресс-форме герметизирующим расплавленным составом на специальных пресс-установках при сравнительно низких давлениях, выдержка определенное время под давлением при повышенной температуре для отверждения материала, разъем пресс-формы, извлечение загерметизированных изделий, удаление литников и облоя. Таким способом можно загерметизировать одновременно несколько десятков и даже сотен изделий.

Герметизация литьевым прессованием стала широко применяться после появления термореактивных смол, прессуемых при низких давлениях. Использование небольших давлений дает возможность герметизировать изделия, чувствительные к механическим воздействиям: полупроводниковые приборы и микросхемы с гибким проволочным монтажом, миниатюрные изделия с проволочной обмоткой и т.д.

Герметизирующий материал (пресс-порошок) используется в виде предварительно изготовленных таблеток или гранул, что способствует повышению качества опрессовки, ликвидирует операцию взвешивания порошка, упрощает операцию дозировки материала. Для получения порошков преимущественно используются эпоксидные смолы, которые имеют ряд преимуществ по сравнению с другими смолами. Материалы на основе этих смол обеспечивают высокие влагозащитные свойства герметизирующих оболочек и высокую устойчивость к воздействию механических нагрузок; отверждение материала после расплавления порошка происходит при сравнительно низких температурах; появляется возможность автоматизации производственных процессов.

В зависимости от типа порошкового материала герметизация производится при температурах 130…160°С. Время выдержки в пресс-форме после заполнения ее герметизирующим материалом составляет 3…5 мин, а общий цикл герметизации с учетом сборки пресс-форму, укладки в нее кассет с изделиями и т.д. не более 10 мин.

Несмотря на то, что для герметизации литьевым прессованием используется сравнительно дорогое оборудование и сложные пресс-формы, являющиеся неотъемлемой частью оборудования, этот способ, когда технически возможно и выгодно, следует использовать для изготовления изделий массового производства.

Повысить эксплуатационные свойства изделий можно и при их герметизации порошковыми материалами на основе обычных технически чистых эпоксидных смол. Для этой цели часто используют многослойные, в частности двухслойные, герметизирующие оболочки. В этом случае, как правило, нижний слой, прилегающий к поверхности изделия, выполняется из эластичных и химически чистых материалов (например, кремнийорганического каучук), верхний слой – из жестких и механически прочных материалов.

При комбинированной герметизации пред­варительно изготовляют крышку  в виде металлического кол­пачка, в которую устанавливают сборку с выводами, зали­вая их компаундом.Так обычно герметизируют толстопле­ночные гибридные ИМС невысокой степени интеграции.

Таблица 6. Материалы для бескорпусной герметизации и способы их нанесения