Перед началом работы кристаллы должны быть предварительно ориентированы. То есть их укладывают в определенном направлении в кассетах или устанавливают на кристаллоносителях, откуда вакуумным пинцетом перемещают к месту сборки. При использовании пайки монтаж осуществляется отдельно для каждого кристалла на специальной установке. При соединении стеклом или клеем используется групповая обработка. Кристаллы помещают в кассеты и отправляют в печь или термостат, где создаются заданные уровни температуры и давления. Стандартный рабочий цикл выглядит примерно одинаково и включает в себя определенную последовательность операций.
Присоединение кристалла к основанию. Требования к данному процессу были указаны выше. Присоединение осуществляется пайкой, клеем или «умной фольгой» в такой последовательности:
- подготовка основания с последующим нанесением припоя, клея, SmartFoil;
- ориентированная установка кристалла в заданном направлении;
- монтажное соединение (с нагревом, под давлением или иным способом, указанным в технологии).
Самым точным и быстрым нанесением монтажного состава со свойствами пасты является сеткографический способ. Он также обеспечивает точность дозирования и размещения на поверхности основания припоя или клея. Для обеспечения требуемых свойств (электро-, теплопроводности) в клеевой состав вводятся специальные добавки, например серебряные хлопья. Чтобы повысить теплопроводящие свойства диэлектрических клеев, в них вводят керамические или стеклянные порошки.
Присоединение выводов. Данный процесс выполняется с применением проволоки или без нее:
- беспроволочное соединение. Осуществляется по технологии flip-chip («перевернутый кристалл»). Жесткие контакты формируются в процессе металлизации контактных площадок, например, вакуумным или электролитическим напылением;
- проволочное соединение. Оно осуществляется посредством термокомпрессионной, ультразвуковой или электроконтактной сварки с использованием лент или проволоки из меди, золота, алюминия.
Защита кристалла от внешних воздействий. Рабочие характеристики полупроводникового элемента во многом зависят от состояния его поверхности. На последнюю же оказывает существенное воздействие внешняя среда. Поэтому в процессе производства кристалл защищают от неблагоприятных факторов. Такая защита выполняется на завершающем этапе сборки полупроводниковых приборов. Для этого используется одна из следующих технологий.
- Корпусная герметизация. Она предусматривает присоединение крышки к основанию металлического, керамического или металлостеклянного корпуса, на котором размещен кристалл. Материал и технология, с помощью которых осуществляется корпусная герметизация, подбирается под конкретные задачи. Корпус может быть приклеен, припаян или приварен.
- Бескорпусная герметизация. Для этого используются пластмассы и заливочные компаунды, которые после застывания могут быть твердыми (жесткими) или мягкими (упругими) и подбираются под задачи конкретного производства. На предприятиях применяются два основных варианта бескорпусной герметизации:
- glob-top («капля»). Инкапсулирующий материал наносится на верхнюю часть сборки, после чего тот формируется в купол, покрывающий и кристалл, и его выводы;
- dam-and-fill («дамба и заливка»). По периметру наносится рамка из высоковязкого вещества, затем она заливается низковязким компаундом.
Главным плюсом бескорпусной герметизации является ее гибкость. Настройка системы, дозирующей рабочие вещества, позволяет использовать одни и те же компаунды для кристаллов и микросхем различных типов и размеров.
Следует помнить, что тип герметизации, технология монтажа (приклеивание, пайка, SmartFoil) подбираются с учетом конкретных требований к конечному изделию и его характеристикам.