Способ монтажа кристалла полупроводникового прибора

 

Использование: при монтаже кристаллов полупроводниковых приборов в объеме подложки гибридной интегральной схемы или в основании корпусов полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - обеспечение за счет предотвращения деформации подложки повышения технологичности процесса и точности посадки кристалла. Сущность способа заключается в том, что на установочной поверхности выполняют углубление размером, превышающим размеры кристалла. С помощью захвата в виде инструмента с плоским торцем и капиллярным отверстием, расширяющимся к его торцу, захватывают кристалл и ориентируют его над углублением. Перед запрессовкой кристалла в углубление помещают дозированное количество связующего материала. Кристалл запрессовывают в связующий материал до упора части плоского торца инструмента, выступающей за габариты кристалла, в установочную поверхность. Запрессовку прекращают в момент выравнивания плоскости лицевой поверхности кристалла с поверхностью, в которой выполнено углубление, после чего отключают захват. 7 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электронной технике, а более точно касается способа монтажа кристалла полупровдникового прибора, и может быть использовано при монтаже кристаллов полупроводниковых приборов в объеме подложки гибридной интегральной схемы или основании корпусов полупроводниковых приборов.

Известен способ посадки кристалла на поверхность платы или на дно корпуса (В. А. Дуболазов и другие "Технология сборки интегральных микросхем", издательство "Вища школа" (Киев), 1987, с. 60-62), включающий захват кристалла инструментом, который представляет собой штабик с отверстием для подсоединения вакуума и выборкой на торце в виде усеченной пирамиды. Размер пирамидальной выборки обеспечивает утапливание кристалла на половину в выборку. Затем осуществляют нагрев платы, нагрев инструмента, транспортировку кристалла к месту посадки, прижатие его к монтажной площадке и наложение вибрации. После присоединения кристалла связующим веществом (припоем или клеем) отключают вакуум и убирают инструмент.

При таком способе невозможно осуществить посадку кристаллов в объеме платы (в углубление на поверхности платы или в отверстие), обеспечивающую совпадение плоскости поверхности кристалла и платы. Это приводит к низкой воспроизводимости длины выводов и точности посадки кристалла.

Известен способ монтажа (GB, B, 2138205), в котором при изготовлении СВЧ-схемы кристалл полупроводникового прибора запрессовывают инструментом, представляющим собой штабик с плоским торцем и капилляром в центральной части, расширяющимся к торцевой части настолько, что края торцевой части инструмента накрывают периферийную часть кристалла и выступают за его пределы, локально деформируя подложку. В результате образуется выемка, форма и глубина которой соответствует кристаллу. Кристалл удерживается в подложке за счет упора о стенки выемки. Уменьшение деформации нижней поверхности подложки достигается использованием начальной выемки.

При таком способе монтажа кристалла наблюдается деформация подложки и нарушение ее плоскости. Кроме того, способ характеризуется низкой технологичностью процесса.

При вдавливании кристалла в такую подложку трудно определить момент окончания вдавливания (запрессовки), что может привести к деформации подложки, когда плоскость поверхности кристалла совпадает с плоскостью платы. Деформация обратной стороны подложки нарушает ее плоскостность, что затрудняет ее монтаж на теплоотводящее основание.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа монтажа кристалла полупроводникового прибора с таким выполнением запрессовки кристалла в углубление на установочной поверхности, которое обеспечивало бы за счет предотвращения деформации подложки повышение технологичности процесса и точности посадки кристалла.

Поставленная задача решается тем, что в способе монтажа кристалла полупроводникового прибора, при котором на установочной поверхности выполняют углубление, с помощью захвата в виде инструмента с плоским торцем и капиллярным отверстием в его центральной части, расширяющимся к его торцу, захватывают кристалл со стороны его лицевой поверхности, ориентируют указанный кристалл над углублением и запрессовывают его до выравнивания лицевой поверхности кристалла с установочной поверхностью, затем отключают захват, согласно изобретению, углубление выполняют с размерами, превышающими размеры кристалла, перед запрессовкой кристалла в углубление в него помещают дозированное количество связующего материала, запрессовку кристалла осуществляют в связующий материал до упора части плоского торца инструмента, выступающей за габариты кристалла, в установочную поверхность с обеспечением частичного или полного заполнения объема между кристаллом и поверхностью углубления связующим материалом.

В качестве установочной поверхности может быть использована поверхность подложки платы, или поверхность корпуса, или поверхность основания гибридной интегральной схемы.

Отключение захвата осуществляют после загустения связующего материала.

Углубление может быть по меньшей мере частично металлизировано, а в качестве связующего материала может быть выбран электропроводный материал.

В момент запрессовки на инструмент и/или на поверхность, в которой выполнено углубление, могут быть наложены колебания.

Захват кристалла может быть осуществлен вакуумным присосом, а между отсоединением инструмента от кристалла и отключением вакуума в капиллярное отверстие инструмента подают избыточное давление величиной 0,1-300 мм рт.ст.

Прекращение запрессовки кристалла может быть осуществлено упором части инструмента в поверхность, в которой выполнено углубление, при этом инструмент выступает за пределы углубления на величину 1 - 500 мкм, а длина и ширина углубления превышают размер кристалла на 0,01 - 1,0 мм, а глубина на 0,001-0,5 мм.

Прекращение запрессовки кристалла может быть осуществлено упором части инструмента в поверхность, в которой выполнено углубление, свободную от топологического рисунка металлизации, либо упором части захвата инструмента, жестко связанной с инструментом.

Помещение дозированного количества вещества в углубление перед запрессовкой кристалла обеспечивает захват кристалла связующим материалом без деформации подложки, а прекращение запрессовки в момент выравнивания плоскости лицевой поверхности кристалла с плоскостью, в которой выполнено углубление, обеспечивает условия выполнения разварки самыми короткими выводами.

Количество связующего материала снизу ограничено минимальным его количеством, способным закрепить кристалл, а сверху - исключением возможности выхода его из углубления, что может привести к закоротке выводов, если связующий материал электропроводный, и к загрязнению поверхности кристалла при неэлектропроводоном связующем материале, что может затруднить приварку выводов к контактным площадкам.

Наличие металлизации в углублении и выбор связующего материала электропроводным дает возможность качественно закреплять кристалл с помощью припоя и облегчает заземление кристалла.

Наложение колебаний на кристалл и/или деталь, в которой выполнено углубление, в момент запрессовки, позволяет повысить качество паяного соединения.

Захват кристалла вакуумным присосом позволяет на стадии отсоединения инструмента избежать смещения кристалла путем подачи избыточного давления в канал инструмента, причем ограничение давления, подаваемого в инструмент, снизу обусловлено минимальным давлением, при котором давление из канала на инструмент уравновешивает притяжение кристалла к инструменту, а сверху - давлением, при котором струя газа или воздуха не будет сдвигать кристалл, запрессованный в углубление.

Загустение связующего материала перед отсоединением инструмента от кристалла способствует закреплению кристалла и уменьшает вероятность сдвига кристалла при отсоединении инструмента.

Прекращение запрессовки упором инструмента в поверхность платы на краях углубления позволяет за счет соотношения размеров углубления, кристалла и инструмента достичь желаемого эффекта без дополнительных усилий и автоматизировать технологический процесс.

Необходимые условия прекращения запрессовки снизу ограничены минимальной величиной зацепления, а сверху - необходимостью экономии материала при изготовлении инструмента. Превышение размеров углубления над размерами кристалла обеспечивает возможность размещения кристалла в углублении таким образом, что плоскость лицевой поверхности кристалла совпадает с плоскостью поверхности платы.

Размер углубления под кристалл снизу ограничен возможностью посадки кристалла, а сверху - ухудшением габаритных характеристик.

Прекращение запрессовки в момент упора в поверхность, свободную от топологического рисунка металлизации, предохраняет антикоррозионное покрытие металлизации от повреждения.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых: фиг. 1 изображает схему монтажа кристалла полупроводникового прибора в углубление, выполненное на поверхности подложки; на фиг. 2 - 4 - посадку кристалла в углубление инструментом, конфигурация которого препятствует деформации топологического рисунка металлизации.

Предлагаемый способ монтажа кристалла полупроводникового прибора, например транзистора ЗП 325А-5 с размером 0,5х0,5х0,15 мм, осуществляют следующим образом.

В подложке 1 платы, например, из поликора изготавливают углубление 2 размером, превышающим размер кристалла 3 на 0,1 мм, например, известным методом прецизионного лазерного фрезерования. С помощью захвата в виде инструмента 4 с плоским торцем, выступающим за пределы углубления 2 на 1-1500 мкм, и капиллярным отверстием 5 в его центральной части, расширяющимся к его торцу, захватывают кристалл 3 со стороны его лицевой поверхности. В качестве инструмента 4 используют вакуумный присос. Ориентируют кристалл 3 над углублением 2, в которое помещают дозированное количество, например 0,0005 г, связующего материала 6, предварительно поверхность углубления 2 частично металлизируют. В качестве связующего материала 6 может быть использован припой Au-Ge эвтектического состава. Припой нагревают и осуществляют запрессовку кристалла 3 до выравнивания плоскости его лицевой поверхности с поверхностью платы за счет упора части плоского торца инструмента 4 в поверхность, в которой выполнено углубление 2. При этом превышение части инструмента 4 над размерами углубления 2 равно 0,2 мм. При запрессовке кристалла 3 осуществляют колебания инструмента 4 или подложки 1 платы. Далее осуществляют охлаждение припоя, например, струей холодного воздуха до температуры ниже температуры плавления, что обеспечивает затвердевание припоя и закрепление кристалла 3. После затвердения припоя отключают захват кристалла 3. Отключение захвата осуществляют путем отключения вакуума от вакуумного присоса, а перед отключением вакуума в вакуумный присос подают избыточное давление величиной 0,1-300 мм рт.ст.

Углубление, в которое запрессовывают кристалл 3, может быть выполнено не только на поверхности подложки 1 платы, но и на поверхности корпуса или на основании гибридной интегральной схемы.

Использование предлагаемого способа позволит исключить возможность деформации подложки, повысить технологичность и точность посадки кристалла. Кроме того, позволит производить автоматизированную посадку кристалла в углубление на серийном оборудовании таким образом, что плоскость кристалла совпадает с плоскостью платы, что обеспечивает получение коротких соединительных выводов, а значит, и малых паразитных индуктивностей выводов. Поскольку для соединений обычно используется золотая проволока, способ позволяет экономить драгоценные металлы.

Хотя при описании изобретения приведен ряд конкретных примеров, понятно, что возможны некоторые изменения и усовершенствования, которые, тем не менее, не выходят за пределы существа и объема изобретения.

Формула изобретения

1. Способ монтажа кристалла полупроводникового прибора, при котором на установочной поверхности выполняют углубление, с помощью захвата в виде инструмента с плоским торцем и капиллярным отверстием в его центральной части, расширяющимся к его торцу, захватывают кристалл со стороны его лицевой поверхности, ориентируют указанный кристалл над углублением и запрессовывают его до выравнивания лицевой поверхности кристалла с установочной поверхностью, затем отключают захват, отличающийся тем, что углубление выполняют с размерами, превышающими размеры кристалла, перед запрессовкой кристалла в углубление в него помещают дозированное количество связующего материала, запрессовку кристалла осуществляют в связующий материал до упора части плоского торца инструмента, выступающей за габариты кристалла, в установочную поверхность с обеспечением частичного или полного заполнения объема между кристаллом и поверхностью углубления связующим материалом.

2. Способ монтажа кристалла полупроводникового прибора по п.1, отличающийся тем, что в качестве установочной поверхности используют поверхность подложки платы, или поверхность корпуса, или поверхность основания гибридной интегральной схемы.

3. Способ монтажа кристалла полупроводникового прибора по п.1, отличающийся тем, что отключение захвата осуществляют после загустения связующего материала.

4. Способ монтажа кристалла полупроводникового прибора по п.1, отличающийся тем, что перед помещением в углубление дозированного количества связующего материала поверхность углубления по меньшей мере частично металлизируют, а в качестве связующего материала используют электропроводный материал.

5. Способ монтажа кристалла полупроводникового прибора по п.2, отличающийся тем, что при запрессовке кристалла в углубление на установочной поверхности осуществляют колебания инструмента захвата или подложки платы, или корпуса, или основания гибридной интегральной схемы.

6. Способ монтажа кристалла полупроводникового прибора по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что в качестве инструмента захвата используют вакуумный присос, при этом отключение захвата осуществляют путем отключения вакуума от вакуумного присоса, а перед отключением вакуума в вакуумный присос подают избыточное давление величиной 0,1 - 300 мм рт.ст.

7. Способ монтажа кристалла полупроводникового прибора по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что длина и ширина указанного углубления превышают одноименные габаритные размеры кристалла на 0,01 - 1,0 мм, а глубина указанного углубления - толщину кристалла на 0,001 - 0,5 мм, при этом инструмент захвата выступает своим плоским торцем за пределы углубления на величину 1 - 1500 мкм.

8. Способ монтажа кристалла полупроводникового прибора по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что при запрессовке кристалла упор части плоского торца инструмента осуществляют в поверхность, в которой выполнено углубление, в ее местах, свободных от топологического рисунка металлизации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении гибридных микросборок и полупро- водниковых приборов

Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов, в частности к сборке и пайке кристаллической структуры к кристаллодержателю

Изобретение относится к технологическому оборудованию для монтажа радиоэлектронной аппаратуры в условиях особо чистых технологических сред и в вакууме

Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов и может быть использовано при соединении кристалла с выводом полупроводникового прибора

Изобретение относится к производству микроэлектронных изделий и может быть использовано для дозированного нанесения полимерных и клеевых материалов при монтаже полупроводниковых приборов, интегральных схем и других изделий микроэлектроники
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении гибридных микросборок и полупроводниковых приборов

Изобретение относится к области термоэлектрического приборостроения и может быть использовано при изготовлении термоэлектрических устройств, основанных на эффектах Пельтье или Зеебека, прежде всего холодильных термоэлектрических устройств, а также термоэлектрических генераторов электроэнергии

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к технологии изготовления нелинейных полупроводниковых резисторов с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано для стабилизации электрических параметров полупроводниковых приборов, загерметизированных в пластмассу

Изобретение относится к технологии монтажа кристаллов бескорпусных транзисторов. Техническим результатом изобретения является повышение качества монтажа кристаллов бескорпусных транзисторов за счет уменьшения пустот в присоединительном слое. Способ вибрационной пайки кристаллов бескорпусных транзисторов заключается в том, что при реализации вибрационной пайки кристаллов бескорпусных транзисторов частота вибрации инструмента на основе незначительного числа экспериментов устанавливается минимизирующей процент пустот в присоединительном слое.

Изобретение относится к технологии производства многокристальных электронных модулей. В способе группового монтажа кристаллов при сборке высокоплотных электронных модулей изготавливают промежуточный носитель с зеркальным изображением знаков совмещения и временных посадочных мест кристаллов на рабочей стороне, закрепляют промежуточный носитель в установке контактной фотолитографии с системой совмещения так, чтобы рабочая сторона носителя была обращена вниз, на рабочий столик под соответствующее временное посадочное место выкладывают кристалл активной стороной вверх, позиционируют кристалл относительно знаков совмещения на промежуточном носителе, доводят его до контакта с носителем и фиксируют за счет адгезии клеевого слоя, повторяют фиксацию для других кристаллов, промежуточный носитель с необходимым набором кристаллов извлекают из установки контактной фотолитографии и фиксируют на заготовке микрокоммутационной платы, затем демонтируют промежуточный носитель с поверхности кристаллов. Технический результат изобретения - повышение технологичности процесса сборки многокристальных электронных модулей и точности позиционирования кристаллов относительно посадочных мест, а также выравнивание плоскостей активных поверхностей кристаллов с плоскостью верхней поверхности микрокоммутационной платы. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к технологии присоединения элемента интегральной схемы (чип) к поверхности, которая содержит проводящие рисунки. Технический результат - создание способа и устройства для быстрого, плавного и надежного подключения чипа к печатной проводящей поверхности за счет точечного характера передачи тепла и приложения давления к поверхности в точках контакта. Достигается это тем, что сначала чип (201) нагревают до первой температуры, более низкой, чем температура, которую чип может выдерживать без повреждения под действием тепла. Нагретый чип прижимают к печатной проводящей поверхности с первым прижимающим усилием. Совместного воздействия первой температуры и первого прижимающего усилия достаточно для того, чтобы, по меньшей мере, частично расплавить материал печатной проводящей поверхности и/или соответствующей точки контакта на чипе (205, 206). 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для поверхностного монтажа микроэлектронных компонентов в многокристальные модули, микросборки и модули с внутренним монтажом компонентов. Технический результат - уменьшение трудоемкости и повышение надежности микроэлектронных узлов, снижение их массогабаритных параметров. Достигается тем, что в металлической круглой пластине по заданным координатам формируют отверстия под бескорпусные кристаллы. На одну из внешних поверхностей металлической круглой пластины натягивают липкую ленту липкой стороной внутрь пластины. Бескорпусные кристаллы устанавливают по заданным координатам контактными площадками на поверхность липкой ленты, герметизируют, отделяют липкую ленту. Наносят полиимидный фотолак, формируют в нем отверстия. Проводят коммутацию методом вакуумного напыления металлов через тонкую съемную маску или используют процессы фотолитографии после вакуумно-плазменного осаждения металлов. Повторно наносят слой диэлектрика и формируют в нем окна. Наносят последний слой металлизации, формируют коммутацию с контактными площадками и устанавливают чип компоненты. 7 ил.

Изобретение относится к бесконтактному переносу и сборке компонентов с использованием лазера. В способе избирательного лазерно-стимулированного переноса кристаллов перенос с прозрачного для лазерного излучения носителя на приемную подложку осуществляют на основе режима образования вздутия многослойного динамически отделяющегося слоя при облучении сфокусированным лазерным импульсом(ами) с низкой энергией, в результате чего вздутие вызывает перенос изделия. Такое перемещение дает точные результаты по расположению с незначительным боковым и угловым смещением. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 9 ил, 1 табл.

Изобретение относится к микроэлектронным устройствам, которые включают в себя многоярусные микроэлектронные кристаллы, встроенные в микроэлектронную подложку. Согласно изобретению по меньшей мере один первый микроэлектронный кристалл прикреплен ко второму микроэлектронному кристаллу, при этом между вторым микроэлектронным кристаллом и по меньшей мере одним первым микроэлектронным кристаллом размещен материал для неполного заполнения, микроэлектронные кристаллы заделаны в микроэлектронную подложку, а микроэлектронная подложка содержит первый наслаиваемый слой и второй наслаиваемый слой, между которыми образована граница раздела, причем граница раздела примыкает к материалу для неполного заполнения границы раздела, или первому микроэлектронному кристаллу, или второму микроэлектронному кристаллу. Изобретение обеспечивает повышение плотности упаковки микроэлектронного устройства. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 10 ил. .

Изобретение относится к области изготовления электронной аппаратуры с применением многослойных печатных плат (МПП). Технический результат - создание конструкции печатной платы (ПП) с встроенными активными и пассивными бескорпусными электро-радиоизделиями (ЭРИ), не подвергающимися воздействию высоких температур и давления, позволяющей устанавливать ЭРИ высотой в сотни микрон и, как следствие, повышенной емкости и мощности. Достигается тем, что конструкция ПП включает одно- или многослойное основание и трассировочный набор (ТН), изготовленные из стеклотекстолита фольгированного и препрега, при этом высота слоев ТН превышает высоту наибольшего бескорпусного ЭРИ не менее чем на 0,2 мм. В МПП имеются одна или несколько полостей, внутри которых на топологии установлены и герметизированы безусадочным компаундом бескорпусные ЭРИ, которые сопрягаются металлизированными отверстиями с корпусированными ЭРИ на обороте основания и верхнем слое ТН. При изготовлении ПП в ТН создаются технологические окна. При сборке МПП последовательно выкладываются сначала слои основания, а затем слои ТН с последующим прессованием, после которого создаются металлизированные отверстия. Корпусированные ЭРИ устанавливаются с одной или двух сторон МПП после полного отверждения безусадочного компаунда. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх