Модификация процесса бессвинцовой пайки кристаллов к основаниям корпусов силовых полупроводниковых приборов

• Автор: Рягузов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1. Современное состояние задачи бессвинцовой пайки

изделий микроэлектроники.

1.1. Европейская директива оНБ о запрете свинца

в производстве изделий РЭА.

1.2. Достоинства и недостатки оловянносвинцовых припоев

1.3. Бессвинцовые припои в производстве ППИ

1 .4. Покрытия паяемых поверхностей кристалла и основания

корпуса для пайки бессвинцовыми припоями.

1.4.1. Цинковое, олововисмутовое, оловянное, никелевое, сплав никель олово, серебряное, алюминиевая металлизация.
1.4.2. Использование золота для пайки на эвтектику БАи
1.5. Анализ паяемой поверхности основания корпуса
1.6. Некоторые особенности пайки кристаллов к основаниям корпусов.
1.7. Оценка качества паяных соединений кристалл корпус
по тепловому сопротивлению.
1.8. Методы, приборы и оборудование, используемые
для проведения экспериментов.
Выводы и постановка задач для исследования и разработок
Глава 2. Экологические аспекты проблемы бессвинцовой пайки
изделий микроэлектроники.
2.1. Токсикологическая оценка металлов, входящих в состав припоев и покрытий для бессвинцовой пайки
2.2. Экологическая оценка припоев ПОС БпРЬ
и бессвинцового ,5Бп4А0,5Си
2.3. Анализ капиллярной пайки кристаллов к основаниям корпусов СПП припоями на основе свинца.
Выводы.
Глава 3. Разработка способов и технологий бессвинцовой пайки
кристаллов СПП к основаниям корпусов.
3.1. Контактнореактивная пайка с образованием
эвтектики БАи
3.1.1. Подготовка соединяемых поверхностей к сборке
3.1.2. Новый способ подготовки к пайке золотой прокладки .
3.2. Контактнореактивная пайка с образованием
эвтектики
3.3. Контактнореактивная пайка с образованием
эвтектик Ап и
3.4. Способ бессвинцовой пайки кристалла к корпусу.
3.5. Система монтажа полупроводникового кристалла к основанию корпуса СПП
Выводы.
Глава 4. Тепловое сопротивление транзистора типа КТА1.
4.1. Измерение теплового сопротивления ППИ.
4.2. Расчет стационарного теплового сопротивления транзистора КТА1 в корпусе КТВ
методом эквивалентов.
4.3. Упрощенный расчет теплового сопротивления
транзистора КТА1 в корпусе КТВ
4.4. Влияние качества пайки кристаллов к основаниям корпусов на Ягпк транзисторов КТА
в корпусе КТВ.
Глава 5. Практическое применение результатов исследований в
производстве СПП
5.1. Разработка новой методики подсчета площади непропаев
по рентгенограммам паяных соединений кристалл корпус.
5.2. Пайка кристаллов датчиков газов к корпусам бессвинцовым припоем
5.3. Качество паяных ППИ и эффективность их производства
5.4. Способ сварки давлением внутренних выводов
к контактным площадкам кристаллов СПП
Выводы.
Основные результаты и выводы
Литература


Публикации. Основные результаты работы изложены в публикациях, в том числе 1 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и 2 патентах РФ на изобретения. В совместных работах автору принадлежат проведение экспериментов, разработка методики автоматического подсчета площади непропа-ев, анализ и обобщение полученных результатов, подготовка материалов к печати. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 2 наименований и приложения. Работа изложена на 6 страницах, содержит рисунков и таблиц. Глава 1. Надежность современной РЭА зависит непосредственно от надежности комплектующих ППИ. В свою очередь надежность ПИИ в значительной степени определяется операциями сборки (монтаж кристаллов к основаниям корпусов, присоединение внутренних выводов к контактным площадкам кристалла и траверсам корпуса и герметизация). Известно, что наиболее ответственными операциями в технологии производства ППИ являются именно сборочные, т. РЭА приходится на долю контактов (по данным отечественной и зарубежной научно-технической литера-туры) [1-7]. В производстве ППИ на многих сборочных операциях широко используется пайка [8-]. На операции пайки (монтаж кристаллов, присоединение внутренних выводов, герметизация) приходится более % общей трудоемкости сборочных операций []. Специалисты в области силовой электроники утверждают, что двумя самыми важными технологиями сверх автоматизированного века будут компьютеры - «разум» и силовая электроника - «мускулы». Силовая электроника в последние годы интенсивно развивается. СПП в составе модулей обеспечивают коммутации токов свыше А и напряжений до 5,5 кВ, при этом размеры чипов достигают x мм и более [-]. Быстрое и динамичное развитие силовой электроники в мире стало возможным благодаря прогрессу базы ее основных компонентов - СПП. В России производством СПП занимаются многие предприятия []. Технология сборки ППИ, особенно СПП. В течение последних 5 лет специалисты в области производства изделий микроэлектроники уделяют пристальное внимание разработкам новых способов, припоев и технологий для бессвинцовой пайки [-]. Начало проблеме положил сенатор A1 Gore в году, представив в конгресс США законопроект «Lead Exposure Reduction Act», известный также как «The Reid Bill». К документу прилагался обширный список подлежащих запрету «свинцовых» материалов и изделий, в который попала и продукция электронной промышленности, включая свинцовые припои и покрытия. Агентство по охране окружающей среды ЕРА (Environmental Protection Agency) провело инвентаризацию всех изделий, содержащих свинец и составило список материалов, которые могут нанести существенный вред здоровью человека. Таким образом, в апреле года был принят «Lead Tax Act», в соответствии с которым подлежит обложению налогом каждый фунт свинца, как в изделиях собственного производства, так и импортируемых из других стран []. Переход на экологически чистые технологии производства материнских плат привел к повышению их себестоимости на 3 - 5 долларов США. Корпорация Intel представила набор системной логики Grantsdale, не содержащий свинца, во втором квартале года, и именно с этого времени, как полагают многие специалисты, начался выпуск экологически чистых материнских плат. Производители материнских плат второго эшелона, чья продукция ориентирована на рынок Северной Америки, не торопятся внедрять безвредные технологии. Некоторые японские компании уже выпускают электронные изделия с припоями, не содержащими свинца, и маркируют их изображением зеленого листа, чтобы показать, что они «дружественны по отношению к природе». По имеющимся сообщениям эти изделия очень популярны и получают призы, хотя такая маркировка не обязательно означает, что изделия совсем не содержат свинец, поскольку в некоторых из них используются луженые с применением свинца платы и компоненты с лужеными выводами. Это заставляет других мировых производителей начать исследование вопроса, как отказаться от использования свинца, чтобы не стать аутсайдерами рынка.