Безкорпусная герметизация полупроводниковых приборов

Эмаль АС–539 —суспензия пигмента свинцового сурика в растворе эпоксидной смолы, ярко-оранжевого цвета. Разбавляется ксилолом. Вязкость при 20 С равна 90–100 сСт. Содержание сухого остатка 25%. Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1МГц и температуре 20 С не превышает 0,025. Плёнка высыхает при 18-23 С в течение 1 ч, а при 130 С – 4 ч. Удельное объёмное сопротивление при 20 С равно 5*10¹⁴ Ом*см, а после пребывания во влажной атмосфере (98%) в течение 48 часов снижается до 10¹³ Ом*см. Электрическая прочность 20 кВ/мм. Влагонабухаемость плёнки в течение 48 часов при 18-23 С не превышает 1%. Эмаль устойчива к перепаду температур от –60 до + 125 С . Применяется для защиты полупроводниковых приборов и кристаллов с p-n-переходов от внешних воздействий в интервале температур от –60 до +150 С.

Эмаль КО-97 — смесь кремнийорганического лака ФМ-34 и смолы БКМ-5 с добавлением пигментов и наполнителей. Вязкость при 20 С равна 80-100 сСт. Содержание сухого остатка не превышает 48-58%. Удельное объёмное сопротивление при 20 С равно 10¹⁴ Ом*см, а при 170 С — 10¹² Ом*см, а после пребывания во влажной атмосфере снижается до 10¹¹ Ом*см. Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 1 МГц при 20 С равен 0,01, а при 170 С повышается до 0,015. Диэлектрическая проницаемость при тех же условиях соответственно равна 3,5 и 5,5. Влагонабухаемость не превышает 1%. Электрическая прочность 20 кВ/мм. Эмаль устойчива к перепаду температур от –65 до +150 С.

Эмаль ЭП-274 — суспензия пигментов в эпоксидном лаке ЭП-074. Для разбавления применяется смесь, содержащая 30% ацетона, 30% этилцеллозольва и 40% ксилола. Вязкость 80-100 сСт. Время высыхания плёнки при 150 С равно 1 ч. Содержание сухого остатка лежиит в пределах от 35 до 45%. Применяется для окраски полупроводниковых приборов, эксплуатирующихся в условиях тропического климата, и выпускаются в двух цветов: серого и черного.

Эмаль РПЭ-401 — смесь кремнийорганического лака ФМ-ЗУ и раствора смолы БМК-5 в соотношении 5:1, в которую добавляют наполнители: 20% рутила, 20% кварца, 30% слюды и 30% талька. Плёнка высыхает при 200 С в течение 5 часов. Удельное объёмное сопротивление при 20 С равно 10¹⁴ Ом*см, при 200 С — 10¹² Ом*см, а после выдержки во влажной атмосфере (98%) – 2,8*10¹³ Ом*см.

Эмаль ЭС-50 — кремнийорганическая смола модифицированная телиэфирами и эпоксидными смолами, в которую в качестве наполнителя вводится рутил. Плёнка высыхает при 180 С в течение 2 часов. Удельное объёмное сопротивление при 20 С равно 10¹⁴ Ом*см, при 200 С — 10¹² Ом*см, а после выдержки во влажной атмосфере (98%) – 10⁹ Ом*см.

Компаунды МБК-1 и МБК-3 — высокомолекулярные полимерные соединения с добавкой химически активного компонента – отвердителя, широко применяемые для защиты германиевых p-n- переходов. Перед использованием компаунды вакуумируют – обрабатывают под вакуумом. Плёнка компаунда МБК-1 после полимеризации в течение 10-12 часов при температуре 80-100 С твёрдая, а компаунда МБК-3 эластичная, поэтому устойчивость компаунда МБК-3 к термоциклам значительно выше. Термостойкость компаундов невысока — около 150 С. Удельное объёмное сопротивление компаунда МБК-3 —10¹² -10¹³ Ом*см. Компаунды обладают хорошей адгезией к германию и удовлетворительной влагостойкостью. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 50 Гц и температуре 20 С равен 6*10^-2 — для МБК-1 и 5*10^-2 — для МБК-3. Диэлектрическая проницаемость при тех же условиях соответственно равна 3,3 и 4. Электрическая прочность лежит в пределах 15–25 кВ/мм при толщине плёнки 1-1,5 мм температуре 20 С.

Компаунды ГК и ГКН — предназначены для пассивации и защиты p-n- переходов полупроводниковых приборов, работающих при температурах от –60 до +220 С. По внешнему виду компаунд ГК (Г– гидридсодержащий, К– компаунд) — бесцветная мутная, а компаунд ГКН (Н – с наполнителем) светло-серая жидкость.

Плёнка компаундов после полимеризации — выдержке при комнатной температуре 20 ч, а затем при 110 С – 2 ч и при 150 С не менее 5 ч – эластичная. Удельное объёмное сопротивление при 20 С соответственно равно 10¹⁴ и 10¹⁵ Ом*см. Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 10⁶ Гц равен 3*10^-3 , а диэлектрическая проницаемость на той же частоте –3,5. Электрическая прочность 25 кВ/мм.

Эпоскидные смолы.

Эпоксидными смолами называются олигомеры и полимеры,^: СН—СН содержащие в микромолекуле эпоксидные группы / ,,

Эпоксидные смолы представляют собой группу искусственных смол,» получаемых в результате реакции хлорированных глицеринов;

с двухатомными или многоатомными фонолами в щелочной среде, Обычно для получения эпоксидных смол используют эпихлоргидрин или дихлоргидрин глицерина с резорцином или дифенилолпроданом. В первом случае получают резорциновые смолы, во вто-Ч • ром — дйановые, которые как менее токсичные и более дешевые получили наибольшее распространение. Молекулярная масса эпоксидных смол может меняться от нескольких сотен до нескольких тысяч в зависимости от соотношения в них исходных компонентов.

В табл. 27 приведены данные по влиянию соотношения эпихлоргидрина глицерина и дифенилоляропана на молекулярную! массу и, температуру размягчения эпоксидных смол. 1|

Эпоксидные смолы—это жидкие или низкоплавкие продукты?! легко растворимые во многих органических растворителях (аце-тоне, толуоле, хлорированных углеводородах и др.), нерастворимые в воде и мало растворимые в спиртах. С увеличением молекулярной массы растворимость эпоксидных смол уменьшается. Неотвержденные эпоксидные смолы имеют ограниченное применение

Эпоксидные смолы, полученные взаимодействием эпихлоргидрина или дихлоргидрина с многоатомными фонолами, резорцином, анилином, аминами, гликолями, можно разбить на три основные группы: диэпоксидные, полиэпоксидные и алифатические диэпоксидные

К диэпоксидным относятся смолы на основе дифенилолпропана (ЭД-5, ЭД-6, Э-37)), диаминодифенилметана (ЭМДА)„ фенолфталеина (ЭФФ) и азотсодержащие на основе анилина (ЭА), к полиэпоксидным — смолы на основе эпоксиноволаков (ЭН-5, ЭН-6), полифенолов (ЭТФ) и эпоксициануратные на осно­ве циануровой кислоты (ЭЦ), а к алифатическим диэпоксидным — смолы на основе алифатических аминов (Э-181, ДЭГ-1, ТЭГ-1„ МЭГ-1 и ЭЭТ-1).

В полупроводниковом производстве для приготовления различ­ных компаундов для герметизации полупроводниковых приборов и интегральных схем широкое применение находят эпоксидные смолы ЭД-5, ЭД-6, Э-37, ЭЦ и Т-10.

Смола ЭД-5 — вязкая светло-коричневая жидкость, продукт конденсации дифенилолпропана (температура плавления 140— 142° С, содержание свободного фенола не более 4%) с эпихлор-гидрином глицерина. Молекулярная масса 360—470. Температур» размягчения 0°С. Время отверждения с гексаметилендиамином при 120° С равно 10 мин. Содержит 20% эпоксидных групп и 2,5% летучих соединений. Мольное соотношение эпихлоргадрина и дифенилолпропана 5:1.

Смола ЭД-6 — прозрачная вязкая жидкость от светло-желто­го до светло-коричневого цвета, продукт конденсации дифенилолпропана и эпихлоргидрина в присутствии щелочи. Молекулярная масса 480—600. Температура размягчения 10° С. Содержит от 14 до. 18% эпоксидных групп и 1% летучих соединений. Мольное соот­ношение эпихлоргидрина и дифенилолпропана 2,5:1.

Смола Э-37—сиропообраэная жидкость от светло-желтого» до темно-коричневого цвета, продукт взаимодействия дифенилол­пропана и эпихлоргидрина. Молекулярная масса 600—800. Тем­пература размягчения 50—70° С. Содержит от 11 до 17% эпоксид­ных групп, 0,5% летучих соединений и 0,005 ионов хлора. Мольное соотношение эпихлоргидрина и дифенилолпропана 1,2:1.

Смола ЭЦ — густой вязкий или твердый хрупкий материал от желтого до коричневого цвета,, продукт конденсации цикличе­ского тримера циануровой "кислоты с эпихлоргидрином. Молеку­лярная масса 400—600. Температура размягчения 70—80^С. Со­держит 30% эпоксидных групп,- 1,5% летучих соединений, 5% хло­ра и 0,1% ионов хлора.Смола Т-10—прозрачный вязкий материал от желтого до -коричневого цвета, продукт модификации смолы ЭД-6 полиорга носилоксаном Молекулярная масса 300—700 Температура раз-1 мягчения 60—70° С Содержит от 11,5 до 14,5% эпоксидных групп' и 97% сухого остатка Применяется для приготовления заливоч­ных составов для изделий электронной техники, работающих в ин­тервале температур от —60 до +220° С При комнатной темпера туре смола не токсична а при ] 220° С

не огнеопасна Полностью | растворяется в ацетоне 3

Широкое применение эпоксидных смол обусловлено исключи тельно ценным комплексо свойств, присущих этой группе I искусственных соединений (рис 43) Основные положительные качества эпоксидных смол за-ключаются в том, что на их ос нове получают жидкие и твердые | материалы, которые отвержда- ются как при комнатной, так и при повышенной температуре без образования пузырей .

В качестве отвердителей для эпоксидных смол могут быть ис-

пользованы алифатические и аро- % магические амины, пиперидин и ангидриды кислот Алифатические амины — диэтилентриамин и триэтилентетрамин характеризуются тем, что при добавлении их в эпоксидную смолу отверждение ее происходит при комнатной температуре Однако при повышенных температурах наблюдается ухудшение электро-физических свойств пластмасс Добавление к эпоксидным смолам ;

ароматических аминов — метафенилендиамина, метилендиамина или диаминдифенила позволяет получать пластмассы, отвержде- ние которых происходит при повышенной температуре (40—60° С),^ и использовать их при более высоких рабочих температурах, чем смолы с алифатическими аминами Введение в эпоксидную смолу пиперидина дает температуру отверждения порядка 100° С . Для получения пластмасс, стойких к повышенным температурам, 1 в эпоксидную смолу добавляют ангидриды кислот (например, гидрид метилгексановой кислоты)

Отвердители придают эпоксидной смоле определенные специ-„ фические свойства, необходимые для конкретных целей применения Свойства эпоксидных смол после введения в них отвердите

лей зависят не только от рода отвердителя, но и от его количества. Избыток отвердителя (как "и его недостаток) может отразиться на свойствах конечного продукта Так, избыток аминов, особенно с высокой температурой кипения, приводит к тому, что получен­ные пластмассы способны вызывать коррозию некоторых метал­лов (меди, латуни и др ) Количество отвердителя может^ отра­зиться также на физико механических и электрических свойствах отвержденной смолы Таким образом, в зависимости от вида и количества введенного в смолу отвердителя можно получать термореактивные продукты с высокой химической стойкостью, механический прочностью и стабильностью электрических пара­метров

Для отверждения эпоксидных смол широкое применение находят следующие материалы (отвердители)

Диэтилентриамин (ДЭТА) — жидкость желтого цвета Молекулярная масса 103 Температура кипения 206° С Содержит 27,2% первичных аминов и 12,8% -вторичных Температура совме­щения лежит в пределах от 20 до 40° С Для отверждения 100 ч смолы необходимо от 8 до 12 ч продукта Время отверждения при 100° С равно 6 ч

Гексаметилендиамин (ГМДА)—жидкость темно-жел­того цвета Молекулярная масса 116 Температура плавления 42° С, а кипения 200° С Содержит 24% азота Температура сов­мещения лежит в пределах от 40 до 60° С Для отверждения 100 ч смолы необходимо от 10 до 15 ч продукта Время отверж­дения при 25° С равно 5 сут, при 80° С—10 ч, при 120° С—3 ч

М-Фенилендиамин (МФДА) — жидкость желтого цвета Молекулярная масса 108 Температура плавления 60° С, а кипе­ния 280° С Температура совмещения лежит в пределах от 60 до 90° С Для отверждения 100 ч смолы необходимо от 10 до 14 ч продукта Время отверждения при температуре 80° С равно 8 ч, а при 120° С—2 ч

Дициандиамид (ДЦДА) — бесцветная жидкость Моле­кулярная масса 84 Температура плавления 200° С Цри нагрева­нии разлагается Содержит 65% азота Температура совмещения лежит в пределах от 150 до 170° С Д'ля отверждения 100 ч смолы необходимо от 15 до 20 ч продукта Время отверждения при температуре 170° С равно 40 мин

Триэтаноламин (ТЭА) — бесцветная жидкость Молеку лярная масса 149 Температура кипения лежит в диапазоне от 170 до 225° С, а температура совмещения—в диапазоне от 40 до 80° С Для отверждения 100 ч смолы необходимо от 15 до 20 ч продукта Время отверждения при температуре от 80 до 100° С

равно 6 ч

Диметиланилин (ДМА)—.жидкость коричневого цвета Молекулярная масса 121 Температура китгения 192° С Темпера­тура совмещения 60° С Для отверждения 100 ч смолы необхо­димо от 0,05 до 0,5 ч продукта Время отверждения при темпе­ратуре 20°С равно 8 ч

Отвердитель Л 18—прозрачная вязкая жидкость от желЗ того до темно-коричневого цвета. Для отверждения 100 ч. смолы, используют от 20 до 80 ч. продукта.

Малеиновый ангидрид (МА) ¹ С4НаОз — бесцветные/ игольчатые кристаллы или чешуйки белого цвета, растворимые^ в воде. Молекулярная масса 98,06. Выпускается марка ЧДА. Температура плавления 52—54° С. Температура совмещения ле­жит в пределах от 55 до 60° С. Для отверждения 100 ч. смолы' необходимо 0,85—1 ч. продукта. Время отверждения при 120° С равно 2 ч, а при 150° С—10 ч.

Фталевый ангидрид (ФА) С8Н40з — порошок белого цвета. Молекулярная масса 148,11. Температура начала плавле-^' ния 130° С. Температура совмещения лежит в пределах от 135 до 145° С. Для отверждения 100 ч. смолы необходимо 3"ч. ангид­рида. Время отверждения при 120—150° С равно нескольким часам.

Метилтепрагидрофталевый ангидрид (МТГФА) СдНщОз—белый кристаллический порошок или белые с кремо­вым оттенком чешуйчатые пластинки. Растворяется в эфире, аце­тоне. Труднее растворяется в спирте. Не растворяется в воде. Молекулярная масса 166,179. Температура плавления 60—65°С. Вязкость при температуре 90° С равна 30 сСт. Температура^ сов­мещения лежит в пределах от 60 до 80° С. Для отверждения 100 ч. смолы необходимо 4 ч..продукта. Время отверждения при 120° С равно 3 ч, а при 150°^С—15 ч. Применяется в качестве отвердителя при горячем отверждении эпоксидных смол или со- , ставов на их основе. Выпускается марка Ч с содержанием чисто- | го продукта 99%. 1

Тетрагидрофталевый' ангидрид (ТГФА) — кристал-1 лический порошок белого цвета. Молекулярная масса 152. Тем--1 пература плавления 98—101° С. Температура совмещения лежит ^ в пределах от 100 до 110° С. Для отверждения 100 ч. смолы не- ¹ обходимо от 2 до 4 ч. продукта. Время отверждения при 120° С < равно 2 ч, при 130° С—3 ч, а при 150° С—6 ч.

„Отъ-ердитель УП-575 — жидкость от светло- до темно-коричневого цвета, продукт конденсации гексаметилендиамина ' с циклогексаноном. Показатель преломления лежит в пределах от 1,49 до 1,51. Применяют для приготовления пластмассы с тем- ^:

пературой отверждения выше 20° С. Увеличивает жизнеспособ- , ность композиций.

Отвердитель АФ-2—вязкая жидкость красно-коричнево- < го цвета, продукт на основе фенола этилендиамина и форма- :

лина.

Компаунды на основе эпоксидных смол.

Эпоксидные компаунды представляют собой продукты моди­фикации эпоксидных смол отвердителями, пластификаторами и наполнителями. При введении "модифицирующих веществ изме-няются свойства эпоксидных смол: снижается их вязкость, изме­няется жизнеспособность, претерпевают изменения физико-меха­нические и электрические свойства. Таким образом, эпоксидные компаунды представляют собой двух-, трех- и четырехкомпонент­ные системы, в которых первая и вторая составляющие (смола и Отвердитель) являются постоянными, а третья: и четвертая (пластификатор и наполнитель) вводятся для получения опреде­ленных свойств пластмассы.

В качестве пластификаторов, уменьшающих хрупкость ком­паундов, используют полиэфиры, дибутилфталаты, диоктилсеба-цинаты, трикрезилфосфаты, трифенилфосфаты и др. Количество вводимых пластификаторов обычно колеблется в пределах от 5 до 30% по отношению к массе смолы.

Наполнители (песок, кварц, тальк, слюда и др.) улучшают механические и^ термические свойства компаундов и вводятся в их состав обычно в больших количествах (до 300% по отноше'-нию к массе смолы).

Эпоксидные компаунды обладают хорошей адгезией ко мно­гим материалам и имеют малую усадку, колебания которой от 0,4 до 2,5% зависят от условий отверждения и состава компаун­да. В производстве полупроводниковых приборов и 'интеграль­ных схем для герметизации кристаллов с р-п-переходами широко применяют следующие эпоксидные компаунды: эпоксидно-полиэфирные (К-115, К-201, К-168, К-176, Д-2, Д-4. Д-19, ЭЗК-11, ЭЗК-12), эпоксидно-тиоколевые (К-153 и др.), эпоксидно-каучковые (К-139 и др.), эпоксидно-кремнийорганические (ЭФП-60, ЭФП-61, ЭФП-62, ЭФП-63, ЭФП-64, ЭФП-65, ЭКБТ-103, БЭТА-1, КЖ-25, ЭКМ, ЭЦД, ЭКП-200).

Компаунд К-115—прозрачная жидкость от светло-желто­го до коричневого цвета, продукт модификации смолы ЭД-5 поли­эфиром МГФ-9. Содержит 2,5,% летучих примесей. Жизнеспособ­ность при 20° С равна 2 ч. Отверждение проводят по одному из режимов: при комнатной температуре—24 ч, при 60° С— 10—12 ч, при 80° С—8—10 ч, при 100° С—6 ч, при ^120° С—3 ч. Пре­дел прочности отвержденного компаунда при сжатии равен (1,1—1,4). Ю⁸ Н/м² , а при изгибе (0,9-1,3) • 10⁸ Н/м² . За 24 ч поглощает 0,04% влаги и 0,4% ацетона. Удельное объемное эле­ктрическое сопротивление 10¹⁵ Ом-см, а поверхностное ' &-10¹⁴ Ом-см. Тангенс угла диэлектрических потерь на частоте 10⁶ Гц при температуре 20° С равен 0,02, а диэлектрическая про­ницаемость при тех же условиях равна 4 Электрическая проч­ность 25 кВ/мм. Теплостойкость 100° С.

Компаунд К-201 по механическим и электрическим свойст­вам аналогичен К-115, но обладает меньшей теплостойкостью. Применяется с большим количеством (300%) наполнителя.

Крмпаун-д К-168—продукт модификации смолы ЭД.6 полиэфиром МГФ-9 Электрофизические параметры такие же, как у компаунда К-115 Обладает повышенной- по сравнению с ним теплостойкостью. Применяется с наполнителем и без него.

Компаунд К-176 — вязкая жидкость от светло-желтого до светло-коричневого цвета, которая включает в себя 100 ч. смолы ЭД-5 и 20 ч. диоктилфталата. Содержит 3% летучих соедине­ний. Обладает самой высокой теплостойкостью среди компаундов этой группы.

Компаунды типа Д (Д-2, Д-4, Д-19) — вязкие жидкости. Применяются для заливки и обволакивания конструкций элек­тронной техники. Состоят из 100 ч смолы ЭД-6, от 2 до


29-04-2015, 04:00