بسته دستگاه نیمه هادی نصب سطحی. دستگاه های نیمه هادی - انواع، نمای کلی و استفاده عملکرد دستگاه های نیمه هادی

نصب الکتریکی قطعات رادیویی باید عملکرد قابل اعتماد تجهیزات، دستگاه ها و سیستم ها را تحت شرایط تأثیرات مکانیکی و آب و هوایی مشخص شده در مشخصات فنی تضمین کند. این نوع REA. بنابراین، هنگام نصب دستگاه های نیمه هادی (SD)، اجزای رادیویی مدارهای مجتمع (IC) بر روی بردهای مدار چاپی یا شاسی تجهیزات، باید شرایط زیر رعایت شود:

تماس قابل اعتماد جعبه PCB قدرتمند با سینک حرارتی (رادیاتور) یا شاسی؛
همرفت هوای لازم در نزدیکی رادیاتورها و عناصری که مقادیر زیادی گرما تولید می کنند.
حذف عناصر نیمه هادی از عناصر مدار که مقدار قابل توجهی گرما را در حین کار منتشر می کنند.
حفاظت از تاسیسات واقع در نزدیکی عناصر قابل جابجایی از آسیب مکانیکی در حین کار؛
در فرآیند تهیه و اجرای نصب الکتریکی PP و IS، تأثیرات مکانیکی و اقلیمی روی آنها نباید از مقادیر مشخص شده در مشخصات فنی تجاوز کند.
هنگام صاف کردن، تشکیل و برش سرب های PP و IC، ناحیه سرب نزدیک محفظه باید به گونه ای ایمن شود که هیچ نیروی خمشی یا کششی در هادی ایجاد نشود. تجهیزات و دستگاه‌های تشکیل لیدها باید به زمین متصل شوند.
فاصله بدنه PCB یا IC تا شروع خم شدن سرب باید حداقل 2 میلی متر باشد و شعاع خمش برای قطر سرب تا 0.5 میلی متر باید حداقل 0.5 میلی متر با قطر 0.6-1 باشد. میلی متر - حداقل 1 میلی متر، با قطر بیش از 1 میلی متر - حداقل 1.5 میلی متر.

در هنگام نصب، حمل و نقل و ذخیره سازی PCB ها و IC ها (به ویژه دستگاه های نیمه هادی مایکروویو) لازم است از محافظت آنها در برابر اثرات الکتریسیته ساکن اطمینان حاصل شود. برای انجام این کار، تمام تجهیزات نصب، ابزار، تجهیزات کنترل و اندازه گیری به طور قابل اعتمادی زمین می شوند. برای از بین بردن الکتریسیته ساکن از بدن برقکار، از دستبند اتصال زمین و لباس مخصوص استفاده می کنند.

برای حذف گرما، بخش خروجی بین بدنه PCB (یا آی سی) و نقطه لحیم کاری با موچین مخصوص (هیت سینک) بسته می شود. اگر دمای لحیم کاری از 5 ± 533 کلوین (270 درجه سانتیگراد) تجاوز نکند، و زمان لحیم کاری از 3 ثانیه تجاوز نکند، لحیم کاری لیدهای PP (یا IC) بدون هیت سینک انجام می شود یا از لحیم کاری گروهی استفاده می شود. لحیم کاری موجی، غوطه ور شدن در لحیم مذاب و غیره).

تمیز کردن بردهای مدار چاپی (یا پانل ها) از بقایای شار پس از لحیم کاری با حلال هایی انجام می شود که بر روی علامت گذاری و مواد محفظه PCB (یا IC) تأثیر نمی گذارد.

هنگام نصب آی سی ها با سرب های شعاعی سفت و سخت در سوراخ های متالیزه یک برد مدار چاپی، قسمت بیرون زده سرب ها در بالای سطح برد در نقاط لحیم کاری باید 0.5-1.5 میلی متر باشد. نصب آی سی به این روش پس از برش سیم ها انجام می شود (شکل 55). برای سهولت در برچیدن، توصیه می شود آی سی ها را روی بردهای مدار چاپی با فاصله بین کیس ها نصب کنید.

برنج. 55. تشکیل لیدهای IC شعاعی صلب:
1 - سرنخ های قالب گیری، 2 - سرب قبل از قالب گیری

مدارهای مجتمع در بسته هایی با سرب های مسطح نرم بدون سوراخ های نصب بر روی لنت های برد نصب می شوند. در این حالت محل قرارگیری آنها روی تخته با شکل پدهای تماسی مشخص می شود (شکل 56).

برنج. 56. نصب آی سی با سرهای تخت (مسطح) روی تخته مدار چاپی:
1 - پد تماس با کلید، 2 - محفظه، 3 - تخته، 4 - خروجی

نمونه هایی از قالب گیری آی سی با سرب های مسطح در شکل 1 نشان داده شده است. 57.

برنج. 57. تشکیل لیدهای آی سی تخت (مسطح) هنگام نصب بر روی برد بدون شکاف (i)، با شکاف (b)

نصب و بست PP و IC و همچنین قطعات رادیویی نصب شده بر روی بردهای مدار چاپی باید دسترسی به آنها و امکان تعویض آنها را فراهم کند. برای خنک کردن آی سی ها باید با در نظر گرفتن جریان هوا در امتداد کیس آنها روی بردهای مدار چاپی قرار گیرند.

برای نصب الکتریکی PCBها و قطعات رادیویی با اندازه کوچک، ابتدا روی اتصالات نصب (گلبرگ، پین و ...) نصب شده و پایانه ها به صورت مکانیکی روی آن محکم می شوند. برای لحیم کاری اتصال میدانی از فلاکس بدون اسید استفاده می شود که پس از لحیم کاری بقایای آن حذف می شود.

قطعات رادیویی یا به صورت مکانیکی روی ترمینال‌های خود یا به‌علاوه با گیره، براکت، نگهدارنده، پرکننده با مرکب، ماستیک، چسب و غیره به اتصالات نصب متصل می‌شوند. در این حالت، قطعات رادیویی به‌گونه‌ای ثابت می‌شوند که حرکت نکنند. در اثر لرزش و ضربه (لرزش). انواع توصیه شده اتصال قطعات رادیویی (مقاومت ها، خازن ها، دیودها، ترانزیستورها) در شکل نشان داده شده است. 58.

برنج. 58. نصب قطعات رادیویی بر روی وسایل نصب:
a، b - مقاومت ها (خازن ها) با سیم های مسطح و گرد، c - خازن ETO، d - دیودهای D219، D220، d - دیود قدرتمند D202، f - سه گانه MP-14، MP-16، g - سه گانه قدرتمند P4. 1 - بدنه، 2 - گلبرگ، 3 - خروجی، 4 - رادیاتور، 5 - سیم، 6 - لوله عایق

اتصال مکانیکی پایانه های قطعات رادیویی به اتصالات نصب با خم کردن یا پیچاندن آنها در اطراف اتصالات و سپس چین دادن آنها انجام می شود. در این حالت شکستن ترمینال در حین فشرده سازی مجاز نیست. اگر سوراخی در پست تماس یا گلبرگ وجود داشته باشد، سرب قطعه رادیویی قبل از لحیم کاری به صورت مکانیکی محکم می شود و آن را از سوراخ عبور می دهیم و آن را تا نیمه یا یک دور کامل دور گلبرگ یا میله خم می کنیم و به دنبال آن چین می دهیم. خروجی اضافی با برش های جانبی حذف می شود و نقطه اتصال با انبردست چین می شود.

به عنوان یک قاعده، روش های نصب قطعات رادیویی و بستن پایانه های آنها در نقشه مونتاژ محصول مشخص شده است.

برای کاهش فاصله بین قطعه رادیویی و شاسی، لوله های عایق بر روی محفظه یا پایانه های آنها قرار داده می شود که قطر آنها برابر یا کمی کمتر از قطر قطعه رادیویی است. در این حالت قطعات رادیویی نزدیک به هم یا به شاسی قرار می گیرند. لوله های عایق قرار داده شده بر روی پایانه های قطعات رادیویی امکان اتصال کوتاه با عناصر رسانای مجاور را از بین می برد.

طول لیدهای نصب از نقطه لحیم کاری تا بدنه قطعه رادیویی در مشخصات ذکر شده است و به طور معمول در نقشه مشخص شده است: برای قطعات رادیویی گسسته باید حداقل 8 میلی متر باشد و برای PCB ها - در حداقل 15 میلی متر طول سرب از محفظه تا خم جزء رادیویی نیز در نقشه مشخص شده است: باید حداقل 3 میلی متر باشد. سرهای قطعات رادیویی با استفاده از یک الگو، فیکسچر یا ابزار ویژه خم می شوند. علاوه بر این شعاع داخلیخم نباید کمتر از دو برابر قطر یا ضخامت سرب باشد. پایانه های صلب قطعات رادیویی (مقاومت های PEV و غیره) مجاز به خم شدن در هنگام نصب نیستند.

اجزای رادیویی که هنگام تنظیم یا تنظیم دستگاه انتخاب می شوند باید بدون اتصال مکانیکی به تمام طول سیم های خود لحیم شوند. پس از انتخاب مقادیر آنها و تنظیم دستگاه، اجزای رادیویی باید با پین ها به صورت مکانیکی به نقاط مرجع لحیم شوند.

تجزیه و تحلیل خرابی دستگاه های نیمه هادی و ریزمدارها نشان می دهد که در بیشتر موارد آنها با افزایش حداکثر ولتاژ و جریان مجاز و همچنین با افزایش همراه هستند. آسیب مکانیکی. برای اطمینان از عدم خرابی دستگاه های نیمه هادی و میکرو مدارها در حین تعمیرات و تنظیمات، اقدامات احتیاطی باید انجام شود. جایگزینی خودسرانه عناصر رادیویی که حالت مدار را تعیین می کنند حتی برای مدت کوتاهی غیرقابل قبول است، زیرا این می تواند منجر به اضافه بار ترانزیستورها، ریز مدارها و خرابی آنها شود. برای اطمینان از اینکه پروب های ابزار اندازه گیری به طور تصادفی مدارهای مدار را اتصال کوتاه نمی کنند، باید دقت ویژه ای انجام شود. منبع سیگنال با سیگنال کوچک را به دستگاه های نیمه هادی وصل نکنید. مقاومت داخلی، زیرا جریان های زیادی می توانند از آنها عبور کنند که از حداکثر مقادیر مجاز فراتر می روند.

قابلیت سرویس دهی دیودهای نیمه هادیبا استفاده از اهم متر قابل بررسی است. درجه مناسب بودن آنها با اندازه گیری مقاومت رو به جلو و معکوس تعیین می شود. در صورت خرابی دیود، مقاومت های نشان داده شده برابر و چندین اهم و در صورت شکست بی نهایت بزرگ خواهند بود. دیودهای قابل سرویس مقاومت مستقیم در محدوده دارند: نقطه ژرمانیوم - 50-100 اهم. نقطه سیلیکون - 150-500 اهم و مسطح (ژرمانیوم و سیلیکون) - 20-50 اهم.

هنگام اندازه گیری مقاومت دیودی که دارای نشتی است، پیکان خواندن دستگاه به آرامی کاهش می یابد و با رسیدن به مقدار معینی، فلش دستگاه متوقف می شود. هنگام اندازه گیری مجدد، روند دوباره تکرار می شود. دیودهایی با چنین نقص هایی باید تعویض شوند. برای جایگزینی دیودهای شکست خورده، دیودهای همان نوع یا آنالوگ ها انتخاب می شوند، بررسی می شوند و قطبیت اتصال تعیین می شود.

بررسی قابلیت سرویس ترانزیستورها و اندازه گیری پارامترهای اصلی آنها را می توان با استفاده از تستر پارامتر ترانزیستور خاص نوع L2-23 انجام داد. با استفاده از تستر، می توانید به سرعت ضریب انتقال جریان "آلفا"، جریان کلکتور معکوس، وجود یا عدم وجود خرابی بین امیتر و کلکتور و غیره را تعیین کنید. استفاده از ترانزیستور در مدارهای BREA

در صورت عدم وجود دستگاه خاص، با اندازه گیری مقاومت اتصالات pn با استفاده از اهم متر می توان سلامت ترانزیستورها را تعیین کرد. توصیه می شود اندازه گیری را در بالاترین محدوده اندازه گیری اهم متر انجام دهید، جایی که جریان جریان حداقل است.

بررسی قابلیت سرویس دهی ریز مدارها با اندازه گیری ثابت ها و ولتاژ ضربه ایدر مورد یافته های خود اگر نتایج اندازه گیری با موارد مورد نیاز متفاوت باشد، باید دلیل را مشخص کرد: نقص در عناصر رادیویی متصل به IC، انحراف مقادیر آنها از مقادیر اسمی، منبعی که از آن پالس های لازم و ولتاژهای ثابت، یا خرابی خود آی سی.

اگر برای این منظور باید از روی برد مدار چاپی لحیم شده باشد، نمی توانید قابلیت سرویس دهی آی سی را با تعویض بررسی کنید. توصیه نمی شود که آی سی لحیم شده را دوباره نصب کنید، حتی اگر آزمایش قابلیت سرویس دهی آن را نشان داد. این نیاز با این واقعیت توضیح داده می شود که به دلیل گرم شدن مکرر پایانه ها، عملکرد بدون خرابی تضمین نمی شود.

در صورت نیاز به تعویض دستگاه های نیمه هادی و ریز مدارها، باید قوانین زیر را رعایت کنید:

1. نصب و بست دستگاه های نیمه هادی باید با حفظ سفتی محفظه دستگاه انجام شود. برای جلوگیری از ایجاد ترک در آنها، توصیه می شود سرب ها را در فاصله حداقل 10 میلی متری از بدنه دستگاه خم کنید. برای انجام این کار، لازم است که سرب های بین نقطه خمش و عایق شیشه ای را با استفاده از انبردست محکم کنید.

2. تعویض دستگاه های نیمه هادی، میکرو مدارها و ریزمجموعه ها تنها زمانی انجام می شود که منبع تغذیه دستگاه خاموش باشد. هنگام خارج کردن ترانزیستور از مدار، مدار کلکتور ابتدا لحیم کاری می شود. پایانه های پایه ترانزیستور آخرین بار قطع می شوند و در هنگام نصب ابتدا ترمینال پایه وصل می شود. شما نمی توانید به ترانزیستوری که ترمینال پایه آن قطع شده است ولتاژ اعمال کنید.

3. لحیم کاری لیدهای دستگاه های نیمه هادی به استثنای ترانزیستورها (مثلاً KT315، KT361 و غیره) در فاصله حداقل 10 میلی متر از بدنه دستگاه انجام می شود که این فاصله برای آنها 5 میلی متر است. بین محفظه و محل لحیم کاری باید از یک هیت سینک استفاده شود. در حین نصب، ریز مدار بر روی یک برد مدار چاپی با شکافی که با طراحی پین ها ایجاد می شود (پین ها تشکیل نمی شوند) نصب می شود.

4. آهن لحیم کاری الکتریکی باید در اندازه کوچک، با قدرت بیش از 40 وات، با منبع ولتاژ 12-42 ولت تغذیه شود. دمای نوک آهن لحیم کاری نباید از 190 درجه تجاوز کند. درجه سانتیگراد آلیاژی با نقطه ذوب پایین (POS-61، POSK-50-18، POSV-33) باید به عنوان لحیم کاری استفاده شود. زمان لحیم کاری برای هر پین بیش از 3 ثانیه نیست. فاصله بین لحیم کاری پین های مجاور ریز مدارها حداقل 10 ثانیه است. به منظور صرفه جویی در زمان، توصیه می شود ریز مدارها را از طریق یک پین لحیم کنید. نوک لحیم کاری و بدنه (اتوبوس مشترک) دستگاه رادیویی باید به زمین متصل شود یا آهن لحیم کاری برقی باید از طریق ترانسفورماتور به شبکه متصل شود، زیرا در هنگام لحیم کاری، وقوع جریان های نشتی بین نوک هویه متصل به شبکه و پایانه های آی سی می تواند منجر به خرابی آن شود.

5. برای خنک کننده بهتر ترانزیستورهای قدرتمندو ریز مدارها روی رادیاتورها نصب می شوند. برای جلوگیری از خرابی این دستگاه ها به دلیل گرمای بیش از حد، باید هنگام نصب آنها قوانین را رعایت کنید.

6. سطوح تماس باید تمیز، بدون هیچ گونه زبری که در تناسب سفت آنها اختلال ایجاد کند.

7. سطوح تماس باید از دو طرف با خمیر روغن کاری شوند (خمیر KPT-8).

8. پیچ های محکم کننده ترانزیستور باید محکم بسته شوند. اگر پیچ ها به اندازه کافی سفت نشوند، مقاومت حرارتی کنتاکت افزایش می یابد که می تواند منجر به خرابی ترانزیستور شود.

9. برای تعویض میکرو مونتاژ باید از روی پنل خارج شود. برای انجام این کار، باید یک لبه ریز مونتاژ را 1-2 میلی متر و سپس لبه دیگر را از پانل بیرون بکشید. سپس عملیات را تکرار کنید و در نهایت میکرومبلی را بدون اعوجاج بردارید. گرفتن ریز مونتاژ با هواپیمای که همه عناصر در آن قرار دارند ممنوع است. تمام عملیات باید در حالی انجام شود که ریز مونتاژ توسط قسمت های انتهایی آن نگه داشته شده است. ریز مونتاژ ابتدا در شیارهای جانبی راهنمای پانل وارد می شود. سپس آن را از یک طرف فشار دهید تا لبه پایینی این سمت به اندازه 1-2 میلی متر به مخاطبین پانل نفوذ کند. پس از این کار، ریز مونتاژ را از وسط فشار دهید و آن را تا انتها بدون اعوجاج وارد پنل کنید.

برای جلوگیری از آسیب دیدن دستگاه های نیمه هادی در حین نصب، لازم است از ثابت بودن پایانه های آنها در نزدیکی محفظه اطمینان حاصل شود. برای انجام این کار، لیدها را در فاصله حداقل 3...5 میلی متری از بدنه خم کنید و با لحیم کاری با دمای پایین POS-61 در فاصله حداقل 5 میلی متری از بدنه دستگاه، لحیم کاری را انجام دهید و از حذف حرارت بین دستگاه اطمینان حاصل کنید. بدنه و نقطه لحیم کاری اگر فاصله نقطه لحیم کاری تا بدنه 8...10 میلی متر یا بیشتر باشد، می توان آن را بدون هیت سینک اضافی (در عرض 2...3 ثانیه) انجام داد.

لحیم کاری مجدد در حین نصب و جایگزینی قطعات جداگانه در مدارها با دستگاه های نیمه هادی باید با خاموش شدن برق با استفاده از آهن لحیم کاری با نوک زمین انجام شود. هنگام اتصال ترانزیستور به مدار تحت ولتاژ، ابتدا باید پایه و سپس امیتر و سپس کلکتور را وصل کنید. قطع ترانزیستور از مدار بدون حذف ولتاژ به ترتیب معکوس انجام می شود.

برای اطمینان از عملکرد عادی دستگاه های نیمه هادی با قدرت کامل، لازم است از سینک های حرارتی اضافی استفاده شود. رادیاتورهای پره دار از مس قرمز یا آلومینیوم به عنوان هیت سینک استفاده می شود که روی دستگاه ها قرار می گیرد. هنگام طراحی مدارهایی با دامنه عملیاتی دمایی گسترده، باید در نظر داشت که با افزایش دما، نه تنها اتلاف توان مجاز بسیاری از انواع دستگاه های نیمه هادی کاهش می یابد، بلکه ولتاژها و قدرت جریان مجاز انتقال ها نیز کاهش می یابد.

عملکرد دستگاه های نیمه هادی باید فقط در محدوده دمای عملیاتی مورد نیاز انجام شود و رطوبت نسبی باید تا 98٪ در دمای 40 درجه سانتیگراد باشد. فشار اتمسفر - از 6.7 10 2 تا 3 10 5 Pa. لرزش با شتاب تا 7.5 گرم در محدوده فرکانس 10 ... 600 هرتز. ضربات مکرر با شتاب تا 75 گرم؛ شتاب های خطی تا 25 گرم

افزایش یا کاهش پارامترهای فوق بر عملکرد دستگاه های نیمه هادی تأثیر منفی می گذارد. بنابراین تغییر در محدوده دمای کارکرد باعث ترک خوردن کریستال های نیمه هادی و تغییر در مشخصات الکتریکی دستگاه ها می شود. علاوه بر این، تحت تأثیر دماهای بالا، خشک شدن و تغییر شکل پوشش های محافظ، انتشار گازها و ذوب لحیم اتفاق می افتد. رطوبت بالا باعث خوردگی محفظه ها و پایانه ها در اثر الکترولیز می شود. فشار کم باعث کاهش ولتاژ شکست و بدتر شدن انتقال حرارت می شود. تغییرات در شتاب ضربه و ارتعاش منجر به بروز تنش مکانیکی و خستگی در عناصر سازه و همچنین آسیب مکانیکی (تا جدا شدن سربها) و غیره می شود.

برای محافظت در برابر اثرات ارتعاش و شتاب، سازه با دستگاه های نیمه هادی باید ضربه گیر داشته باشد و برای بهبود مقاومت در برابر رطوبت باید با لاک محافظ پوشش داده شود.

مونتاژ و آب بندی ریز مدارها و دستگاه های نیمه هادی شامل 3 عملیات اصلی اتصال کریستال به پایه بسته، اتصال سرب ها و محافظت از کریستال در برابر محیط خارجی می باشد. پایداری به کیفیت عملیات مونتاژ بستگی دارد پارامترهای الکتریکیو قابلیت اطمینان محصول نهایی علاوه بر این، انتخاب روش مونتاژ بر هزینه کل محصول تأثیر می گذارد.

چسباندن کریستال به پایه کیس

الزامات اصلی هنگام اتصال یک کریستال نیمه هادی به پایه بسته، قابلیت اطمینان بالای اتصال، استحکام مکانیکی و در برخی موارد، سطح بالای انتقال حرارت از کریستال به زیرلایه است. عملیات اتصال با استفاده از لحیم کاری یا چسباندن انجام می شود.

چسب ها برای نصب کریستال ها به دو دسته رسانای الکتریکی و دی الکتریک تقسیم می شوند. چسب ها از یک چسب و یک پرکننده تشکیل شده اند. برای اطمینان از رسانایی الکتریکی و حرارتی، معمولاً نقره به شکل پودر یا ورقه‌ای به چسب اضافه می‌شود. برای ایجاد چسب های دی الکتریک رسانای گرما، از پودرهای شیشه یا سرامیک به عنوان پرکننده استفاده می شود.

لحیم کاری با استفاده از لحیم کاری شیشه ای رسانا یا فلزی انجام می شود.

لحیم کاری شیشه موادی هستند که از اکسیدهای فلزی تشکیل شده اند. آنها چسبندگی خوبی به طیف وسیعی از سرامیک ها، اکسیدها، مواد نیمه هادی، فلزات دارند و با مقاومت در برابر خوردگی بالا مشخص می شوند.

لحیم کاری با لحیم های فلزی با استفاده از قلاب لحیم کاری یا پد انجام می شود فرم داده شدهو اندازه ها (پیش فرم ها) بین کریستال و زیرلایه قرار می گیرند. در تولید انبوه از خمیر لحیم کاری تخصصی برای نصب کریستال ها استفاده می شود.

اتصال سرنخ ها

فرآیند اتصال سرب های کریستال به پایه بسته بندی با استفاده از سیم، نوار یا سرب های سفت و سخت به شکل توپ یا تیر انجام می شود.

نصب سیم با فشرده سازی حرارتی، تماس الکتریکی یا جوشکاری اولتراسونیک با استفاده از سیم/نوارهای طلایی، آلومینیومی یا مسی انجام می شود.

نصب بی سیم با استفاده از فناوری "flip-chip" انجام می شود. تماس های سخت به شکل تیرها یا توپ های لحیم کاری بر روی تراشه در طول فرآیند متالیزاسیون ایجاد می شود.

قبل از اعمال لحیم کاری، سطح کریستال غیرفعال می شود. پس از لیتوگرافی و اچینگ، پدهای تماس کریستال نیز متالیز می شوند. این عملیات برای ایجاد یک لایه مانع، جلوگیری از اکسیداسیون و بهبود ترشوندگی و چسبندگی انجام می شود. پس از این، نتیجه گیری شکل می گیرد.

تیرها یا گلوله های لحیم کاری با رسوب الکترولیتی یا خلاء، پر کردن با میکروسفرهای آماده یا چاپ روی صفحه تشکیل می شوند. کریستال با سرب های تشکیل شده برگردانده شده و بر روی بستر نصب می شود.

محافظت از کریستال در برابر تأثیرات محیطی

ویژگی های یک دستگاه نیمه هادی تا حد زیادی با وضعیت سطح آن تعیین می شود. محیط خارجی تأثیر قابل توجهی بر کیفیت سطح و بر این اساس، بر پایداری پارامترهای دستگاه دارد. این اثر در حین کار تغییر می کند، بنابراین محافظت از سطح دستگاه برای افزایش قابلیت اطمینان و عمر مفید آن بسیار مهم است.

حفاظت از کریستال نیمه هادی در برابر تأثیر محیط خارجی در مرحله نهایی مونتاژ ریز مدارها و دستگاه های نیمه هادی انجام می شود.

آب بندی را می توان با استفاده از یک محفظه یا در یک طرح قاب باز انجام داد.

آب بندی محفظه با اتصال پوشش محفظه به پایه آن با استفاده از لحیم کاری یا جوش انجام می شود. محفظه های فلزی، فلزی-شیشه ای و سرامیکی آب بندی محکم و خلاء را فراهم می کنند.

روکش را بسته به نوع کیس می توان با استفاده از لحیم شیشه ای، لحیم فلزی و یا با چسب لحیم کرد. هر کدام از این مواد دارای مزایای خاص خود هستند و بسته به وظایفی که حل می شوند انتخاب می شوند.

برای محافظت بسته بندی نشده بلورهای نیمه هادی در برابر تأثیرات خارجی، از پلاستیک و ترکیبات ریخته گری ویژه استفاده می شود که بسته به وظایف و مواد مورد استفاده، پس از پلیمریزاسیون می توانند نرم یا سخت شوند.

صنعت مدرن دو گزینه برای پر کردن کریستال ها با ترکیبات مایع ارائه می دهد:

پر کردن با ترکیب ویسکوزیته متوسط (گلوب تاپ، بلوب تاپ)
ایجاد یک قاب از یک ترکیب با ویسکوزیته بالا و پر کردن کریستال با یک ترکیب کم ویسکوزیته (Dam-and-Fill).

مزیت اصلی ترکیبات مایع نسبت به سایر روش های آب بندی کریستالی، انعطاف پذیری سیستم دوز است که امکان استفاده از مواد و تجهیزات مشابه را فراهم می کند. انواع مختلفو اندازه های کریستال

چسب های پلیمری بر اساس نوع بایندر و نوع ماده پرکننده متمایز می شوند.

مواد صحافی

پلیمرهای آلی مورد استفاده به عنوان چسب را می توان به دو دسته اصلی ترموست و ترموپلاستیک تقسیم کرد. همه آنها مواد آلی هستند، اما

به طور قابل توجهی از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی متفاوت است.

در گرماسخت ها، وقتی زنجیر پلیمری گرم می شود، به طور غیرقابل برگشتی به یک ساختار شبکه سه بعدی سفت و سخت متصل می شود. باندهایی که در این حالت ایجاد می شوند امکان به دست آوردن قابلیت چسبندگی بالای مواد را فراهم می کنند، اما در عین حال قابلیت نگهداری محدود است.

پلیمرهای ترموپلاستیک درمان نمی شوند. آنها توانایی نرم شدن و ذوب شدن را در هنگام گرم شدن حفظ می کنند و پیوندهای الاستیک قوی ایجاد می کنند. این ویژگی اجازه می دهد تا از ترموپلاستیک ها در کاربردهایی که قابلیت نگهداری لازم است استفاده شود. قابلیت چسبندگی پلاستیک های ترموپلاستیک کمتر از ترموست ها است، اما در بیشتر موارد کاملاً کافی است.

نوع سوم بایندر مخلوطی از ترموپلاستیک ها و ترموست ها است که با هم ترکیب می شوند

مزایای دو نوع مواد ترکیب پلیمری آنها شبکه ای متقابل از ساختارهای ترموپلاستیک و ترموپلاستیک است که به آنها امکان می دهد برای ایجاد اتصالات قابل تعمیر با استحکام بالا در دماهای نسبتاً پایین (150 o C - 200 o C) استفاده شوند.

هر سیستمی مزایا و معایب خاص خود را دارد. یکی از محدودیت های استفاده از خمیرهای ترموپلاستیک، حذف آهسته حلال در فرآیند جریان مجدد است. پیش از این، اتصال اجزا با استفاده از مواد ترموپلاستیک نیازمند فرآیندی از اعمال خمیر (حفظ صافی)، خشک کردن برای حذف حلال و سپس نصب قالب بر روی بستر بود. این فرآیند باعث از بین رفتن فضای خالی در مواد چسب شد، اما هزینه را افزایش داد و استفاده از این فناوری را در تولید انبوه دشوار کرد.

خمیرهای ترموپلاستیک مدرن این قابلیت را دارند که حلال را خیلی سریع تبخیر کنند. این ویژگی به آنها اجازه می دهد تا با استفاده از دوز با استفاده از تجهیزات استاندارد اعمال شوند و کریستال روی خمیری که هنوز خشک نشده است نصب شود. به دنبال آن یک مرحله گرمایش سریع در دمای پایین انجام می شود که در طی آن حلال حذف می شود و پس از جریان مجدد پیوندهای چسبنده ایجاد می شود.

برای مدت طولانی، مشکلاتی در ایجاد چسب های با رسانایی حرارتی بالا بر اساس ترموپلاستیک ها و ترموست ها وجود داشته است. این پلیمرها اجازه افزایش محتوای پرکننده رسانای حرارتی در خمیر را نمی دهند، زیرا چسبندگی خوب به سطح بالایی از چسب (60-75٪) نیاز دارد. برای مقایسه: در مواد معدنی نسبت چسب را می توان به 15-20٪ کاهش داد. چسب های پلیمری مدرن (Diemat DM4130، DM4030، DM6030) این اشکال را ندارند و محتوای پرکننده رسانای حرارتی به 80-90٪ می رسد.

پرکننده

نوع، شکل، اندازه و مقدار پرکننده نقش عمده ای در ایجاد یک چسب رسانای حرارتی و الکتریکی دارد. نقره (Ag) به عنوان یک ماده پرکننده به عنوان یک ماده مقاوم در برابر شیمیایی با بالاترین ضریب هدایت حرارتی استفاده می شود. خمیرهای مدرن حاوی

نقره به صورت پودر (میکروسفر) و پولک (فلس). ترکیب دقیق، کمیت و اندازه ذرات به صورت تجربی توسط هر سازنده انتخاب می شود و تا حد زیادی خواص حرارتی، رسانایی الکتریکی و چسبندگی مواد را تعیین می کند. در کاربردهایی که دی الکتریک با خاصیت رسانایی گرما مورد نیاز است، از پودر سرامیک به عنوان پرکننده استفاده می شود.

هنگام انتخاب چسب رسانای الکتریکی، عوامل زیر را در نظر بگیرید:

هدایت حرارتی و الکتریکی چسب یا لحیم مورد استفاده
دمای مجاز نصب فن آوری
دمای عملیات تکنولوژیکی بعدی
استحکام مکانیکی اتصال
اتوماسیون فرآیند نصب
قابلیت نگهداری
هزینه عملیات نصب

علاوه بر این در انتخاب چسب برای نصب باید به مدول الاستیک پلیمر، مساحت و اختلاف ضریب انبساط حرارتی قطعات در حال اتصال و همچنین ضخامت درز چسب توجه کرد. هر چه مدول الاستیک کمتر باشد (متریال نرمتر)، مساحت قطعات بزرگتر و اختلاف CTE اجزای متصل بیشتر است و درز چسب نازکتر مجاز است. مدول الاستیک بالا حداقل ضخامت اتصال چسب و ابعاد اجزای مورد اتصال را به دلیل امکان تنش‌های ترمومکانیکی زیاد محدود می‌کند.

هنگام تصمیم گیری در مورد استفاده از چسب های پلیمری، لازم است برخی از ویژگی های تکنولوژیکی این مواد و اجزای متصل شده را در نظر گرفت، یعنی:

طول قالب (یا جزء).بار روی اتصال چسب را پس از خنک کردن سیستم تعیین می کند. در طول لحیم کاری، کریستال و بستر مطابق با CTE خود منبسط می شوند. برای کریستال های بزرگتر، لازم است از چسب های نرم (مدول کم) یا مواد کریستال/زیر همسان CTE استفاده شود. اگر تفاوت CTE برای اندازه تراشه معین خیلی زیاد باشد، ممکن است پیوند شکسته شود و باعث جدا شدن تراشه از بستر شود. برای هر نوع خمیر، سازنده معمولاً توصیه هایی در مورد آن ارائه می دهد حداکثر اندازه هاکریستال برای مقادیر مشخصی از تفاوت CTE کریستال / بستر؛

عرض قالب (یا قطعاتی که باید متصل شوند)مسافتی را که حلال موجود در چسب قبل از خروج از خط چسب طی می کند تعیین می کند. بنابراین، اندازه کریستال نیز باید برای حذف مناسب حلال در نظر گرفته شود.

متالیزاسیون کریستال و بستر (یا اجزایی که باید متصل شوند)لازم نیست. به طور معمول، چسب های پلیمری چسبندگی خوبی به بسیاری از سطوح غیر فلزی دارند. سطوح باید از آلاینده های آلی تمیز شوند.

ضخامت درز چسببرای تمام چسب های حاوی پرکننده رسانای حرارتی، حداقل ضخامت اتصال چسب dx وجود دارد (شکل را ببینید). اتصالی که خیلی نازک است، عامل اتصال کافی برای پوشاندن تمام پرکننده و ایجاد پیوند با سطوح در حال اتصال را نخواهد داشت. علاوه بر این، برای مواد با مدول الاستیک بالا، ضخامت درز ممکن است توسط CTE های مختلف برای مواد در حال اتصال محدود شود. به طور معمول، برای چسب هایی با مدول الاستیک پایین، حداقل ضخامت درز توصیه شده 20-50 میکرومتر و برای چسب هایی با مدول الاستیک بالا 50-100 میکرومتر است.

طول عمر چسب قبل از نصب قطعهپس از استفاده از چسب، حلال خمیر به تدریج شروع به تبخیر می کند. اگر چسب خشک شود، موادی که به هم وصل می شوند خیس یا چسبانده نمی شوند. برای قطعات کوچک که نسبت سطح به حجم چسب اعمال شده زیاد است، حلال به سرعت تبخیر می شود و زمان پس از استفاده قبل از نصب قطعه باید به حداقل برسد. به عنوان یک قاعده، طول عمر قبل از نصب قطعات برای چسب های مختلف از ده ها دقیقه تا چند ساعت متغیر است.

طول عمر قبل از پخت حرارتی چسباز لحظه نصب قطعه تا زمانی که کل سیستم در کوره قرار می گیرد، شمارش می شود. با تأخیر طولانی، لایه لایه شدن و پخش شدن چسب ممکن است رخ دهد که بر چسبندگی و هدایت حرارتی مواد تأثیر منفی می گذارد. هرچه اندازه قطعه و مقدار چسب اعمال شده کوچکتر باشد، سریعتر می تواند خشک شود. طول عمر قبل از پخت حرارتی چسب می تواند از ده ها دقیقه تا چند ساعت متغیر باشد.

انتخاب سیم، نوار

قابلیت اطمینان اتصال سیم/نوار تا حد زیادی به انتخاب صحیح سیم/نوار بستگی دارد. عوامل اصلی تعیین کننده شرایط استفاده از نوع خاصی از سیم عبارتند از:

نوع پوسته. محفظه های مهر و موم شده فقط از آلومینیوم یا سیم مسی استفاده می کنند زیرا طلا و آلومینیوم در دمای آب بندی بالا ترکیبات بین فلزی شکننده را تشکیل می دهند. با این حال، برای محفظه های بدون مهر و موم، فقط از سیم/نوار طلایی استفاده می شود زیرا این نوعمحفظه عایق کامل در برابر رطوبت را فراهم نمی کند، که منجر به خوردگی آلومینیوم و سیم مسی می شود.

اندازه های سیم/روبانهادی های نازک تر (قطر، عرض، ضخامت) برای مدارهایی با لنت های کوچک مورد نیاز است. از طرف دیگر، هر چه جریان عبوری از اتصال بیشتر باشد، سطح مقطع هادی ها باید بیشتر باشد.

استحکام کششی. سیم/نوارها در طول مراحل بعدی و در حین استفاده تحت فشار مکانیکی خارجی قرار می گیرند، بنابراین هر چه استحکام کششی بالاتر باشد، بهتر است.

پسوند نسبی. ویژگی مهمهنگام انتخاب سیم مقادیر زیاد ازدیاد طول، کنترل تشکیل حلقه هنگام ایجاد اتصال سیم را دشوار می کند.

انتخاب روش حفاظت از کریستال

آب بندی ریز مدارها را می توان با استفاده از یک محفظه یا در یک طرح قاب باز انجام داد.

هنگام انتخاب تکنولوژی و مواد مورد استفاده در مرحله آب بندی، عوامل زیر باید در نظر گرفته شود:

سطح مورد نیاز سفتی مسکن
دمای آب بندی تکنولوژیکی مجاز
دمای کارکرد تراشه
وجود متالیزاسیون سطوح متصل
امکان استفاده از فلاکس و فضای نصب ویژه
اتوماسیون فرآیند آب بندی
هزینه عملیات آب بندی

این مقاله مروری بر فناوری‌ها و مواد مورد استفاده برای شکل‌دهی پین لیدهای روی ویفرهای نیمه‌رسانا در تولید ریزمدارها ارائه می‌کند.

تجزیه و تحلیل خرابی دستگاه های نیمه هادی و ریزمدارها نشان می دهد که در بیشتر موارد آنها با افزایش حداکثر ولتاژ و جریان مجاز و همچنین با آسیب مکانیکی همراه هستند. برای اطمینان از عدم خرابی دستگاه های نیمه هادی و میکرو مدارها در حین تعمیرات و تنظیمات، اقدامات احتیاطی باید انجام شود. جایگزینی خودسرانه عناصر رادیویی که حالت مدار را تعیین می کنند حتی برای مدت کوتاهی غیرقابل قبول است، زیرا این می تواند منجر به اضافه بار ترانزیستورها، ریز مدارها و خرابی آنها شود. برای اطمینان از اینکه پروب های ابزار اندازه گیری به طور تصادفی مدارهای مدار را اتصال کوتاه نمی کنند، باید دقت ویژه ای انجام شود. دستگاه های نیمه هادی نباید به یک منبع سیگنال با مقاومت داخلی کم متصل شوند زیرا می توانند جریان های زیادی را که بیش از حداکثر مجاز است، حمل کنند.

سلامت دیودهای نیمه هادی را می توان با استفاده از اهم متر بررسی کرد. درجه مناسب بودن آنها با اندازه گیری مقاومت رو به جلو و معکوس تعیین می شود. در صورت خرابی دیود، مقاومت های نشان داده شده برابر و چندین اهم و در صورت شکست بی نهایت بزرگ خواهند بود. دیودهای قابل سرویس مقاومت مستقیم در محدوده دارند: نقطه ژرمانیوم - 50-100 اهم. نقطه سیلیکون - 150-500 اهم و مسطح (ژرمانیوم و سیلیکون) - 20-50 اهم.

بررسی قابلیت سرویس دهی ریز مدارها با اندازه گیری ولتاژ مستقیم و پالس در پایانه های آنها آغاز می شود. اگر نتایج اندازه گیری با موارد مورد نیاز متفاوت باشد، باید علت را مشخص کرد: نقص در عناصر رادیویی متصل به IC، انحراف مقادیر آنها از مقادیر اسمی، منبعی که از آن پالس لازم و ولتاژ مستقیم می آید. یا خرابی خود آی سی.

در صورت نیاز به تعویض دستگاه های نیمه هادی و ریز مدارها، باید قوانین زیر را رعایت کنید:

5. برای خنک سازی بهتر، ترانزیستورها و ریز مدارهای قدرتمندی روی رادیاتورها تعبیه شده است. برای جلوگیری از خرابی این دستگاه ها به دلیل گرمای بیش از حد، باید هنگام نصب آنها قوانین را رعایت کنید.

6. سطوح تماس باید تمیز، بدون هیچ گونه زبری که در تناسب سفت آنها اختلال ایجاد کند.

7. سطوح تماس باید از دو طرف با خمیر روغن کاری شوند (خمیر KPT-8).