Сборка и герметизация интегральных схем, процессоров и полупроводниковых приборов включает в себя три основных этапа.
Присоединение кристалла к основанию корпуса. Основными требованиями к этой операции относятся надежность и механическая прочность соединения, в отдельных случаях – быстрое рассеивание тепла (передача его к подложке). Присоединение осуществляется приклеиванием или пайкой.
Материалы для приклеивания. При корпусировании кристаллов используются диэлектрические и электропроводящие клеи. Для улучшения теплопроводящих свойств в состав первых добавляют керамические или стеклянные порошки, во вторые – мелкодисперсное серебро.
Материалы для пайки. Припаивание кристаллов/микросхем осуществляется проводящими припоями:
- стеклянными. Они состоят из окислов металлов, устойчивы к коррозии, имеют хорошее сцепление практически со всеми материалами;
- металлическими. Такая пайка осуществляется с помощью паяльной пасты или навесок/прокладок припоя (преформ). Последние помещают между кристаллом и подложкой.
Присоединение выводов. В зависимости от конкретного изделия применяются следующие виды операций.
Проволочный монтаж. Присоединение осуществляется с помощью металлических лент или проволоки из меди, алюминия или золота. Для этого используется ультразвуковая, термокомпрессионная или электроконтактная сварка.
Беспроволочный монтаж. Его проводят по технологии flip-chip («перевернутый кристалл»). Контакты, имеющие вид шариков/балок, формируются при металлизации поверхности методами:
- электролитического/вакуумного напыления;
- заполнением готовыми микросферами;
- трафаретной печати.
После этого кристалл переворачивается и монтируется на подложке.
Защита от внешнего воздействия. Окружающая среда оказывает значительное влияние на качество поверхности кристалла и, как результат, на стабильность его рабочих характеристик. Поэтому правильная защита от неблагоприятного внешнего воздействия является важным этапом корпусирования. Она осуществляется на завершающем этапе сборки и может проводиться в одном из двух вариантов (в зависимости от технологии производства).
Корпусная герметизация. Ее проводят присоединением крышки корпуса к его основанию. Для этого используются пайка, сварка или приклеивание, обеспечивающие вакуум-плотную герметизацию. Технология присоединения, тип клея и припоя (стеклянный либо металлический) выбираются под конкретные задачи производства.
Бескорпусная герметизация. Для нее используются полимеры (пластмассы) либо компаунды. После отвердевания (полимеризации) они могут быть мягкими или твердыми, в соответствии с поставленными задачами. В современном производстве используется две технологии бескорпусной герметизации:
- glob-top («капля»). Компаунд наносится на верхнюю часть микросборки так, чтобы сформировался купол, покрывающий как сам кристалл, так и его выводы. Для этого используется герметизирующий состав средней вязкости;
- dam-and-fill («дамба и наполнение»). Такая технология применяется для бескорпусной герметизации микросхем и кристаллов с большим количеством выводов. Сначала по периметру возводится «дамба» из компаунда с высокой вязкостью. Затем она заполняется низковязким материалом.
К преимуществам бескорпусной герметизации можно отнести ее универсальность и гибкость дозирования. Один и тот же материал и оборудование могут использоваться для кристаллов различной формы и размеров.