Корпус для інтегральної схеми

Винахід належить до галузі мікроелектроніки і спрямований на підвищення надійності великих інтегральних схем (ВІС). Відомий спосіб виготовлення корпусу інтегральної мікросхеми, який відрізняється підвищеною надійністю [1]. Корпус містить в собі рамку вивідну з набором виводів з металу або сплаву, покриту частково знизу і зверху шаром обпаленого скла; ніжку корпусу, покриту з усіх боків тонким шаром металу або сплаву, запресовану з нижнім шаром скла на рамці виводів і верхнім шаром скла, на якій закріплена кришка. Спосіб дозволяє покращити тепловідвід при наявності металевого покриття на ніжці корпусу і підвищує надійність кріплення виводів на рамку, а також герметичність корпусу. До недоліків даного способу слід віднести низькі значення розривних зусиль і недостатню корозійну стійкість термокомпресійних з'єднань на траверсах, обмежене число виводів корпусу і підвищену функціональну складність на одиницю поверхні комутаційної плати, а також застосування водневих печей, які забезпечують при температурі 300-600°С запресовку розвареної рамки вивідної до ніжки і кришки. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є герметичний корпус мікросхеми [2], який забезпечує захист кристалів великих Інтегральних схем від проникнення вологи і агресивних речовин із навколишнього середовища. Герметичний корпус містить алюмінієві основу і кришку, припаяну до основи. В стінках основи з чотирьох сторін зформовані вікна прямокутної форми, стінки яких виступають Ззовні основну вигляді полиць. В вікна введені електродні виводи. Між виводами і стінками вікон використовується діелектричний матеріал, наприклад, епоксидна смола. Кріплення смоли до стінок вікон проводиться з утворенням вузла, розміщеного похило відносно геометричної осі електродних виводів за рахунок того, що обидві протилежні стінки мають різну ширину полиць. Однак цей прототип має такі недоліки: - кріплення смоли до стінок вікон забезпечується шириною полиць, в які введені електродні виводи, що не дозволяє автоматизувати те хпроцес і забезпечити високу якість герметичності; - герметизація основи і кришки здійснюється паянням, що не забезпечує корозійної стійкості термокомпресійних з'єднань; - корпус не забезпечує високої густини монтажу на одиницю площі комутаційної плати; - ізоляція виводів епоксидною смолою не виключає замикань виводів на основу. В основу винаходу покладено завдання розробки конструкції корпусу для інтегральної схеми, який забезпечує зменшення числа обривів термокомпресійних з'єднань при герметизації і термоциклюванні, підвищення корозійної стійкості термокомпресійних з'єднань, підвищує рівень потужності розсіювання від кристалу на корпус, що дозволяє забезпечити поверхневий монтаж ВІС на плату. Поставлене завдання вирішується тим, що у корпусі для інтегральної схеми, який містить в собі рамку вивідну з залізо-нікелевого сплаву, кристалотримач, алюмінієві основу і кришку, згідно винаходу, на поверхні кристалотримача і внутрішні х траверз вивідної рамки виконана локальна металізація з алюмінію легованого рідкоземельним металом або з першого шару рідкоземельного металу і шару алюмінію, при цьому на лицевій стороні основи нанесена плівка карбіду кремнію. Пристрій пояснюється кресленням. Корпус для ВІС являє собою рамку вивідну 1 з'мідного або нікелевого сплаву з чотирьохстороннім розташуванням виводів (більше 60) з кристалотримачем 2 і нанесеними локально на траверзи рамки вивідної тонкого шару алюмінію 3. На кристалотримач рамки вивідної через термоелектропровідний клей 4 монтують кристал 5 і проводять розварку перемикача 6 між контактними площадками кристалу і траверзами вивідної. Герметизацію ВІС здійснюють через анодовані алюмінієві основі 7 і кришку 8 шляхом нормованого спікання порошкоподібного епоксидного компаунду 9. Для забезпечення високої, корозійної стійкості термокомпресійних з'єднань (ТКЗ) перед локальною металізацією траверз алюмінієм проводять нанесення плівки перехідного або рідкоземельного металу 10, або ж в процесі напилення плівки алюмінію останню легують перехідним або рідкоземельним металом. Для забезпечення високої теплопровідності корпусу ВІС алюмінієві основу і кришку анодують, а сторону основи, на якій монтується рамка вивідна, покривають діелектричною плівкою з високою теплопровідністю, наприклад, карбіду кремнію. При здійсненні винаходу підвищуються надійність ВІС за рахунок зменшення кількості обривів і забезпечення надійного тепловідводу ВІС при поверхневому монтажі їх на друковані плати п радіоелектронних пристроях. Приклад. Як конструктивний матеріал для основи і кришки металополімерного корпусу (МПК) використовували алюміній АМцМ товщиною 1 мм, з якого штампували основу і кришку. Після обезжирення і хімобробки останні анодували на товщину 5-100 мкм. Для забезпечення швидкого відводу тепла від кристалу, на сторону основи, оберненої до рамки вивідної, напилювали теплопровідну плівку карбіду кремнію для корпусів з потужністю розсіювання більше 1 Вт. На рамці вивідній після штампування і підчеканки проводили хімобробку з послідуючою локальною металізацією траверз алюмінієм і його легуванням в межах 1-3% важкоплавкого або рідкоземельного металу, наприклад, ТІ або Мо для створення дифузійного бар'єру. Для підвищення розривних зусиль термокомпресійних з'єднань (ТКЗ) і їх корозійної стійкості дифузійні бар'єри створюють у вигляді плівки важкоплавкого металу Ті, Та, o Мо, W, Go товщиною не менше 100 A перед локальною металізацією алюмінієм. Дифузійні бар'єри в локальній області металізації алюмінієм траверз рамки вивідної можна створити шляхом легування самої плівки алюмінію в процесі її напилення з використанням складеної мішені алюмінію з стержнями гольмію чи титану. Герметизацію корпусу здійснюють через порошкоподібний епоксидний компаунд ЭП49Д з одержанням оплавленого покриття товщиною 200-500 мкм вібронасипним методом на установці УНМ И МП-800. Суть його полягає в просіюванні порошку компаунду ЭГИ9Д через металеву нерухому сітку-сито при вібрації активатора. При нанесенні на основи і кришки, внаслідок його сипучості, порошок з країв деталей осипається, що веде до зменшення товщини оплавленого компаунду по периметру. Тому, з метою одержання необхідної товщини оплавленого компаунду по периметру деталі в латунній сітці пуансоном видавлюється канавка глибиною 300 мкм на дільницях, протилежних периметру, що забезпечувало одержання оплавленого шару компаунду по периметру товщиною 150 мкм. Для одержання вільної зони в корпусі під кристалом і розводкою інтегральної мікросхеми до латунної сітки-сита приклеювали металічні заглушки. Кристал великої інтегральної схеми з допомогою теплоелектропровідного клею монтують на багатокадровий відрізок стрічки з сплаву залізо-нікель Fe-Ni, проводять з'єднання траверз рамки вивідної з контактними площадками кристалу методом термокомпресії (провідники O 30-40 мкм). Складання і герметизацію ВІС / проводять на багатогніздових касетах, які складаються з трьох основних елементів на установці УГТ ІМП-1800: - верхньої півформи з гніздами для укладки основ; - верхньої півформи з гніздами для укладки кришок; - рухомої планки, розташованої в нижній півформі, що має хвилеподібну поверхню, за рахунок якої з допомогою штовхачів проходить прижим основи до рамки вивідної. В нижню півформу, нагріту до Т=150±5°C укладають уверх оплавленим полімерним компаундом основи. Потім на поверхню нижньої півформи розміщують багатокадровий відрізок рамки вивідної ВІС з розвареними кристалами, який притискається верхньою півформою з метою його вирівнювання. Далі на нього вкладають полімерним шаром вниз кришки. Після суміщення всіх збірних деталей Здійснюється їх прогрів до Т=150±5°C на протязі 4-6 хвилин оплавленим компаундом в залежності від маси деталей, касети і температури герметизації. Якісний клеєвий шов одержують, коли час прогріву менший часу желатинізації і текучості оплавленого компаунду. Установка герметизації УГТ ІМП-1800 являє собою термокамеру з 6 зонами нагріву в діапазоні 100-200°С. В основі її роботи лежить принцип неперервного і автоматичного переміщення касет, Суміщення деталей проходить автоматично при проходженні касети через упор, встановлений на направляючій установці, при цьому планка касети, рухаючись, підтискає з допомогою штовхачів основи до рамки вивідної. Положення упору змінюється і касета проходить через другий упор, що знімає підтискування основи до рамки вивідної.