Способ пайки силовых полупроводниковых приборов



Способ пайки силовых полупроводниковых приборов
Способ пайки силовых полупроводниковых приборов
Способ пайки силовых полупроводниковых приборов
Способ пайки силовых полупроводниковых приборов
Способ пайки силовых полупроводниковых приборов
H01L21/00 - Способы и устройства для изготовления или обработки полупроводниковых приборов или приборов на твердом теле или их частей (способы и устройства, специально предназначенные для изготовления и обработки приборов, относящихся к группам H01L 31/00- H01L 49/00, или их частей, см. эти группы; одноступенчатые способы изготовления, содержащиеся в других подклассах, см. соответствующие подклассы, например C23C,C30B; фотомеханическое изготовление текстурированных поверхностей или поверхностей с рисунком, материалы или оригиналы для этой цели; устройства, специально предназначенные для этой цели вообще G03F)[2]
B23K101/40 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2641601:

АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НОВОСИБИРСКИЙ ЗАВОД ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ С ОКБ" (АО "НЗПП С ОКБ") (RU)

Изобретение может быть использовано при пайке многокристальных силовых полупроводниковых приборов в восстановительной или инертной среде. В отверстие многоместной кассеты предварительно вставляют вспомогательную стеклянную втулку и загружают соединяемые детали сборки полупроводникового прибора, выполненные в виде полупроводниковых кристаллов, теплоотводов и выводов. Размещают между ними припойные прокладки и осуществляют пайку полученной сборки в печи с восстановительной или инертной средой путем нагрева до температуры выше температуры плавления припоя. Внутренний диаметр стеклянной втулки соответствует габаритам загружаемых деталей сборки полупроводникового прибора. Способ позволяет повысить степень центровки элементов сборок полупроводниковых приборов и предотвратить механическое повреждение кристаллов сборок при их выгрузке из кассеты после пайки. 5 ил., 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к области полупроводниковой электронной техники и может быть использовано в технологии пайки многокристальных силовых полупроводниковых приборов.

Преимущественно изобретение предназначено для изготовления мощных кремниевых ограничителей напряжения - методом пайки элементов конструкции в восстановительной или инертной среде.

Уже известен «Способ пайки изделий из стали, меди и/или медных сплавов серебросодержащими припоями» [1]. Известный способ включает сборку изделий с использованием серебросодержащего припоя, по которому между металлическими деталями помещается прокладка серебросодержащего припоя; кассета помещается в специальную печь, в которой проводится пайка - в определенном режиме, соответствующем температуре плавления припоя, и в определенной, инертной или восстановительной атмосфере, как правило в среде водорода.

Также известен "Способ пайки полупроводниковых приборов" [2], по которому производят укладку (загрузку) выводов, припоя и полупроводниковых кристаллов в приспособление (кассету). Пайку проводят, пропуская через выводы и р-п-переход полупроводникового кристалла импульсы тока в прямом направлении относительно р-п-перехода.

Как на наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату, можно указать на способ пайки полупроводниковых приборов, описанный в [3], по которому при серийном выпуске изделий электронной техники используются специальные кассеты, в цилиндрические "гнезда" которых помещаются детали полупроводниковых приборов и прокладки припоя, по которому, для фиксации (центровки) колец припоя на торцах стеклянных баллонов корпусов приборов, применяются специальные элементы в виде штырей с конической рабочей частью.

Недостаток известных способов пайки полупроводниковых приборов - отсутствие достаточных условий центровки всех спаиваемых деталей сборки из-за наличия определенного, достаточно большого для удобства загрузки в кассеты деталей сборок и выгрузки сборок после пайки, допуска внутреннего диаметра цилиндрических отверстий в планке кассеты для загрузки деталей относительно внешних размеров (диаметров, диагоналей) деталей. Следствие этого - рассовмещение (сдвиг) спаянных деталей друг относительно друга из-за сотрясений (колебаний кассеты) при загрузке деталей сборок в кассету или загрузке кассеты в печь для пайки, приводящее либо просто к увеличению габарита паяной сборки сверх допустимого предела, либо, в случае последующей герметизации сборки, например, в пластмассу, к недопустимому утонению пластмассовой оболочки (герметизация полупроводниковых приборов в пластмассовых корпусах) в отдельных местах сборки.

В последнем случае в местах чрезмерного утонения пластмассовой "стенки" корпуса полупроводникового прибора, формируемого прессованием сборок под давлением расплавленной пластмассой в специальных прессформах, возможно образование трещин, т.е. разгерметизация полупроводникового прибора. Например, при воздействии на прибор мощного импульса тока, даже с величиной амплитуды, не превышающей допустимую по соответствующим техническим условиям на прибор, вследствие возникающего при этом теплового удара. Что и наблюдается, в частности, для отдельных экземпляров полупроводниковых ограничителей напряжения в пластмассовых корпусах при испытании их на устойчивость к импульсным перегрузкам. А также при испытаниях этих приборов на устойчивость к термоударам.

С другой стороны, ужесточение допуска на внутренний диаметр отверстий для загрузки деталей сборки в металлические кассеты, с целью улучшения их центровки, приводит к механическим повреждениям паяных сборок при их извлечении из металлических кассет - сколам углов полупроводниковых кристаллов, выступающих в результате непроизвольных смещений кристаллов относительно теплоотводящих дисков и припойных прокладок при загрузке деталей сборок в кассету или загрузке кассеты в печь для пайки, и соприкасающихся со стенками отверстий в кассете. И, как следствие, катастрофическому ухудшению электрических параметров, в частности повышению обратных токов (токов утечки), т.е. к браку полупроводниковых приборов. Проблема извлечения сборок полупроводниковых приборов из кассет без повреждения кристаллов усугубляется по мере увеличения высоты сборок, например, в случае многокристальных сборок силовых полупроводниковых приборов.

На фиг. 1 представлена схема загрузки деталей сборки полупроводникового прибора в кассету для пайки с идеальной центровкой загруженных деталей - кристаллов, поз. 1, теплоотводов (радиаторов), поз. 2, припойных прокладок, поз. 3, выводов, поз. 4

На фиг. 2 представлена схема загрузки деталей сборки в кассету, помещенную в печь для пайки, с реальной центровкой (расцентровкой) деталей.

На фиг. 3 представлен многокристальный полупроводниковый прибор (ограничитель напряжения) в пластмассовом корпусе, изготовленный на основе сборки по схеме фиг. 2, с чрезмерным утонением толщины "стенки" пластмассового корпуса.

Целью настоящего изобретения является повышение степени центровки элементов паяемой сборки многокристальных полупроводниковых приборов и предотвращение механических повреждений кристаллов паяных сборок при их выгрузке из кассеты после пайки.

Указанная цель достигается тем, что предложен способ пайки многокристальных полупроводниковых приборов с вспомогательной (технологической) стеклянной втулкой, в соответствии с которым в отверстия кассет для пайки полупроводниковых приборов предварительно загружаются стеклянные втулки, величина внешнего диаметра которых имеет произвольный допуск относительно величины диаметра отверстий, а величина их внутреннего диаметра приближается (минимальный допуск) к величине габаритов загружаемых деталей сборки (фиг. 4). Затем в стеклянные втулки загружаются детали сборки полупроводниковых приборов. Тем самым ограничивается смещение элементов конструкции полупроводниковых приборов при их загрузке в кассеты и при загрузке кассет в печь для пайки, т.е. обеспечиваются качественная центровка деталей сборки и предотвращение механического повреждения кристаллов сборок при их выгрузке после пайки из кассеты (фиг. 5). Последнее обусловлено незначительной силой трения паяных сборок о стекло. И даже если извлечение сборки из стеклянной втулки окажется затруднительным, втулка может быть разрушена специальным приспособлением без ущерба для кристаллов сборки.

На фиг. 4 представлена схема загрузки деталей сборки полупроводникового прибора в кассету для пайки с идеальной центровкой загруженных деталей - кристаллов - поз. 1, металлических теплоотводов - поз. 2, припойных прокладок - поз. 3, выводов - поз. 4, обеспеченной применением вспомогательной стеклянной втулки - поз. 5.

На фиг. 5 представлен многокристальный полупроводниковый прибор (ограничитель напряжения) в пластмассовом корпусе, изготовленный на основе способа сборки по схеме фиг. 4, с идеальной центровкой деталей и отсутствием недопустимого утонения толщины "стенки" пластмассового корпуса.

Пример

Двух-, четырех- и шестикристальные сборки кремниевых ограничителей напряжения: полупроводниковые кристаллы шестигранной формы; теплоотводы - диски медные толщиной ~400 мкм, покрытые слоем серебра толщиной ~5 мкм; выводы медные, также покрытые слоем серебра толщиной ~5 мкм; припойные прокладки - припой ПСр2,5 толщиной ~50 мкм, паяли в водородной печи. Для загрузки деталей сборок использовались многоместные металлические кассеты как с применением технологических стеклянных втулок, так и без таковых. Процесс пайки проводился в конвейерной водородной печи при температуре ~380°С.

Паяные сборки ограничителей напряжения проходили контроль внешнего вида, в частности измерение диаметра и измерение обратного тока (Iобр) при обратном напряжении (Uобр), равном значению 0,9 от напряжения пробоя (Uпроб) р-п-структур кристаллов: Uобр=0,9Uпроб. Соответствие диаметра паяных сборок требованиям конструктивного чертежа - критерий качества центровки деталей сборки. Сохранение величины обратного тока (Iобр), р-п-структур кристаллов (сборок) на уровне технологической нормы после проведения пайки сборок и извлечения их из кассет - критерий предотвращения механических повреждений кристаллов сборок.

Получены следующие результаты.

На части (~30%) сборок, паяных в кассете без стеклянных втулок, размер диаметра после пайки превысил допустимую технологическую норму, т.е. требования конструктивного чертежа. Значения максимальных диаметров всех (100%) сборок, паяных с использованием стеклянных втулок, соответствовали требованиям конструктивного чертежа.

Результаты по проценту выхода годных сборок по критерию соответствия электрического параметра Iобр технологической норме представлены в таблице:

Таким образом, предлагаемый способ пайки обеспечивает высокую степень (качество) центровки элементов сборки многокристальных полупроводниковых приборов, а также предотвращает механические повреждения кристаллов сборок. И, тем самым, значительно повышает, по сравнению с существующими способами пайки, качество и процент выхода годных полупроводниковых приборов.

Литература

1. Лопатина Е.С., Симунова С.С., Трегубов В.А., Баталова Е.И. Патент на изобретение №2511722. Способ пайки изделий из стали, меди и/или медных сплавов серебросодержащими припоями. Опубл. 10.04.2014.

2. Россошинский А.А., Кислицын В.И., Мусин А.Г., Петров Л.А., Утробин Ю.Б., Шамыгин А.И., Афанасов Н.В. Патент на изобретение №63201. Способ пайки полупроводниковых приборов. Опубл. 05.11.1978.

3. Шатохин П.Е., Лукашевич В.Ф., Плешаков В.И., Тереня В.И. Патент на изобретение №61119105. Кассета для установки колец припоя на торцы баллонов полупроводниковых приборов. Опубл. 15.10.1984.

Способ пайки многокристальных силовых полупроводниковых приборов, включающий загрузку в отверстие многоместной кассеты соединяемых деталей сборки полупроводникового прибора, выполненных в виде полупроводниковых кристаллов, теплоотводов и выводов, с размещением между ними припойных прокладок, и пайку полученной сборки в печи с восстановительной или инертной средой путем нагрева до температуры выше температуры плавления припоя, отличающийся тем, что в отверстие упомянутой кассеты предварительно вставляют вспомогательную стеклянную втулку, в которую загружают упомянутые детали сборки полупроводникового прибора, при этом внутренний диаметр стеклянной втулки соответствует габаритам загружаемых деталей сборки полупроводникового прибора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производственному оборудованию (100) непрерывного действия для обработки изделия, устанавливаемого на полосовой основе (101), с использованием пайки.

Изобретение относится к деформируемому устройству и соответствующему способу изготовления для использования в электронном устройстве. Технический результат - конфигурирование электронных компонентов и соединений между компонентами так, чтобы они не были повреждены при деформировании устройства в ответ на усилие, приложенное пользователем.

Изобретение может быть использовано при изготовлении радиоэлектронных устройств. Технический результат - обеспечение оптимального согласования входного и выходного импедансов, уменьшение паразитной реактивной составляющей, увеличение максимальной выходной мощности радиоэлектронного устройства.

Изобретение может быть использовано для соединения элементов с монтажной платой пайкой оплавлением. Устройство (10) содержит испарительную камеру (12), сообщающуюся с резервуаром (16) для теплопроводной жидкости (18), в которой при нагревании создается и поддерживается объем испаренной теплопроводной жидкости (18).

Изобретение относится к изделиям, включающим печатные платы с нанесенным на них галогенуглеводородным полимерным покрытием. Технический результат - предотвращение окисления токопроводящих дорожек заготовки печатной платы и (или) иного повреждения под воздействием окружающей среды, например, коррозии.

Изобретение относится к полимерным покрытиям, и, более конкретно, к галогенуглеводородному полимерному покрытию для электрических устройств. Технический результат - предотвращение окисления или коррозии металлических поверхностей, могущих помешать формированию прочных паяных соединений или могущих сократить срок службы таких соединений.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для преобразования матрично расположенных шариковых выводов микросхем из бессвинцового припоя в оловянно-свинцовые околоэвтектического состава при дальнейшем поверхностном монтаже электрорадиоэлементов и интегральных схем на печатные платы и формирования надежных и качественных паяных соединений, предназначенных для работы в жестких условиях эксплуатации.

Изобретение может быть использовано в паяльно-ремонтных центрах или инфракрасных (ИК) паяльных станциях для пайки микросхем в корпусе BGA и других поверхностно монтируемых микросхем.

Настоящее изобретение касается аммиачных композиций, включающих в себя по меньшей мере одно гидроксоцинковое соединение и по меньшей мере два соединения элементов 3-й главной подгруппы.

Изобретение относится к устройству и способу удаления покрытия с подложки. Устройство, предназначенное для удаления покрывающего слоя, в частности фоточувствительной краски, с кромочного участка круглой подложки, имеющей неоднородности вдоль своей окружности, содержит сопло для подачи струи растворителя, приемный элемент для удержания, позиционирования, скольжения и/или регулирования ориентации подложки, поворотный силовой привод для обеспечения поворота приемного элемента и линейный силовой привод и/или линейную направляющую для обеспечения скольжения приемного элемента относительно сопла.

Изобретение относится к технологическому оборудованию, используемому в процессах обработки пластин полупроводников. Способ переворота подложек включает установку первого подложкодержателя с посадочными местами, в которых расположены подложки, на поворотный стол при помощи механизма загрузки, сверху на первый подложкодержатель устанавливается второй подложкодержатель, и они фиксируются между собой, далее производят переворот стола, затем выгружают подложкодержатели механизмом выгрузки с последующим разъединением подложкодержателей таким образом, что пластины остаются на втором держателе подложек для последующей обработки и нанесения слоев на вторую сторону подложек.

Использование: для создания регенеруемого биосенсора. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает в себя изготовление подложки биосенсора с массивом нанопроволок, формирующих фотонный кристалл, подготовку поверхности подложки для модификации аффинными молекулами, активацию поверхности аффинными молекулами, специфичными к целевым аналитам, присутствие целевых аналитов выявляют добавлением специфичных к ним детектирующих молекул, несущих на себе флуоресцентную метку, выбранную таким образом, чтобы максимум флуоресценции метки совпадал по длине волны с резонансной модой фотонного кристалла, приводя к увеличению интенсивности флуоресценции метки на этой длине волны, после чего поверхность биосенсора регенерируют для повторных использований.

Изобретение относится к области силовой электроники и может быть использовано при сплавлении элементов силовых полупроводниковых приборов. Кассета для сплавления элементов конструкции полупроводниковых диодов содержит основание, выполненное из пластины углерода, в котором внедрены керамические стержни, на последних установлена пластина, в которой по внешней образующей окружности керамических стержней изготавливают п-образные полости глубиной (1,5-2,5) диаметра керамических стержней.

Изобретение относится к производству LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics - низкотемпературная совместно обжигаемая керамика) толстопленочных многослойных коммутационных плат и может быть использовано при формировании рисунка функциональных слоев на сырой керамической подложке.

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.
Использование: для изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем. Сущность изобретения заключается в том, что способ обработки обратной стороны кремниевых подложек на основе полировальной подушки включает обработку поверхности кремниевых подложек, поверхность подложки подвергается обработке полировальной подушкой, пропитанной суспензией, в два этапа: 1.

Использование: для производства полупроводниковых приборов, в частности в технологии изготовления биполярных транзисторов с низкой плотностью дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления полупроводникового прибора включает нанесение эпитаксиального слоя, формирование областей эмиттера, коллектора и базы, которую формируют легированием углеродом концентрацией 2,1-2,4·1019 см-3 с последующим отжигом при температуре 500-550°C в течение 50-60 с.

Изобретение относится к области силовой электроники. Кассета для сплавления элементов конструкции полупроводниковых диодов содержит основание, выполненное из пластины углерода, в котором по образующей окружности термокомпенсатора изготовлены п-образные полости глубиной h=(1-2) диаметра керамических стержней.

Изобретение может быть использовано при изготовлении длинномерных рельсов и бесстыковых плетей для путей железнодорожного, городского и промышленного транспорта.

Изобретение может быть использовано при пайке многокристальных силовых полупроводниковых приборов в восстановительной или инертной среде. В отверстие многоместной кассеты предварительно вставляют вспомогательную стеклянную втулку и загружают соединяемые детали сборки полупроводникового прибора, выполненные в виде полупроводниковых кристаллов, теплоотводов и выводов. Размещают между ними припойные прокладки и осуществляют пайку полученной сборки в печи с восстановительной или инертной средой путем нагрева до температуры выше температуры плавления припоя. Внутренний диаметр стеклянной втулки соответствует габаритам загружаемых деталей сборки полупроводникового прибора. Способ позволяет повысить степень центровки элементов сборок полупроводниковых приборов и предотвратить механическое повреждение кристаллов сборок при их выгрузке из кассеты после пайки. 5 ил., 1 табл.

Наверх