Бескорпусная защита ИМС, смонтированных

На полиимидных носителях

 

Современная технология изготовления ИМС предусматривает обычно защиту поверхности полупроводникового кристалла тонкими неорганическими пленками Si0₂, Si3N₄, A1₂0₃, легкоплавких стекол, основное назначение которых заключается в стабилизации состояния поверхности. В ряде случаев они не являются достаточно надежной защитой от воздействия окружающей среды (паров воды, агрессив­ных газов), внешних загрязнений, механических воздействий, не способны обеспечить укрепление конструкции и электрических выво­дов ИМС.

Для бескорпусных ИМС период от сборки и монтажа ИМС до установки их в блок МЭА и герметизации в составе блока довольно продолжителен. При эксплуатации в герметичном объеме блока МЭА ИМС испытывают воздействие знакопеременных температур, механических ускорений и вибрации, подвергаются влиянию паров воды, других компонентов парогазовой среды и т.д. Поэтому, по­мимо защиты тонкими пленками неорганических материалов, для бескорпусных ИМС применяют защиту органическими полимер­ными материалами, к которым предъявляется целый комплекс тре­бований по физико-механическим и электрофизическим свойствам.

Защитные полимерные материалы должны обладать следую­щими свойствами:

• иметь высокую адгезию к материалам конструкции, доста­точно высокую прочность, малые внутренние напряжения для на­дежного укрепления конструкции и электрических выводов бескор­пусных ИМС;

• иметь минимальную усадку при отверждении, сохранять в диапазоне рабочих температур достаточную эластичность, иметь близкие с материалом конструкции значения ТКР;

• иметь высокое удельное объемное электрическое сопротивле­ние, минимальную поляризуемость, чтобы не влиять на перераспре­деление зарядов в подзатворном диэлектрике;

• быть коррозионно пассивными по отношению к металлам и сплавам электрических межсоединений и выводов ИМС, иметь ми­нимальное количество ионогенных примесей, которые могут интен­сифицировать процессы коррозии, привести к термополевой неста­бильности параметров ИМС и другим отрицательным последствиям;

• быть гидрофобными, обеспечивать стабильность поверхност­ного состояния полупроводника и электрических параметров ИМС в условиях повышенной влажности и необходимое время влагозащиты;

• быть термо- и радиационно устойчивыми, иметь незначи­тельное газовыделение при повышенных температурах;

• легко наноситься на поверхности изделия и отверждаться за сравнительно короткий срок.

Потеря работоспособности ИМС в бескорпусном исполнении, защищенных органическими полимерными материалами или герме­тизированных в монолитные корпуса, вызывается поглощением герметизирующим полимерным материалом влаги и увлажнением по­верхности ИМС. Отказ ИМС наступает при достижении критической концентрации, соответствующей критическому давлению паров воды. Время, в течение которого на поверхности ИМС достигается критиче­ская концентрация влаги, определяют из выражения

(1) ,

где Р_кр - критическое давление паров воды, приводящее к отказу; Р₀ -парциальное давление паров воды окружающей среды; d - толщина гер­метизирующей оболочки; D - коэффициент диффузии молекул воды в герметизирующей оболочке, м /с.

Как видно из (1), т определяется толщиной герметизирующего материала d, коэффициентом диффузии воды D в нем и отношением Р_кр /Ро. Формула (1) предполагает, что с поверхностью ИМС полимер имеет слабую адгезию. Значения D для различных герметизирующих материалов приведены в табл. 6.

Таблица 6