книги / Микроэлектроника. Гибридные интегральные функциональные устройства

сти и (или) площади. Неперевернутая структура крис­ таллов лучше, когда требуются высокая теплопровод­ ность и (или) электрический контакт с обратной стороной кристалла.

На рис. 4.13 представлена зависимость относитель­ ного числа отказов кристаллов от числа термоциклов для медных выводов «лицом вниз».

§4.2. Монтаж корпусных ИМС

ирадиокомпонентов.

Гибкие автоматизированные и робототехнические комплексы для монтажа ГИФУ

Сборка корпусных ИМС и отдельных радиокомпонен­ тов на коммутационных платах ГИФУ в настоящее время характеризуется переходом от монтажа компонентов с выводами в отверстия к поверхностному монтажу безвыводных компонентов или компонентов с горизонталь­ ными выводами (рис. 4.14). Этому во многом способствует и переход от индивидуальных двухрядных корпусов ИМС типа ДИП к четырехрядным микрокорпусам ИМС с меньшими габаритами и массой корпусов. Поверх­ ностный монтаж аналогичен монтажу бескорпусных ИМС с жесткими организованными выводами, что зна­

ния (согласование с компонентами и кристаллодержателями по коэффициенту линейного расширения, улуч­ шение теплоотвода, отсутствие коробления, геометричес­ кая стабильность, уменьшение размера отверстий, ши­ рины проводников и зазоров, использование глухих вертикальных межслойных перемычек и т. д.).

Поверхностный монтаж плат позволяет размещать компоненты с обеих сторон ПП, что является его пре­ имуществом по сравнению с монтажом в отверстия. Ком­

магазинах. Так как при сборке уже не требуется предва­ рительного формования вывода (как это имеет место у компонентов с аксиальными выводами), ее автоматиза­ ция упрощается.

В настоящее время существует несколько промыш­ ленных методов монтажа безвыводных микрокорпусов на

контактные площадки, предназначенные для соединения с выводами микрокорпуса. Припой расплавляется, и специальный механизм выталкивает микрокорпус на кон­ тактные площадки. Цанга смещается, но удерживает микро­ корпус на месте до тех пор, пока припой не затвердеет. Время процесса составляет около 5 с, т. е. почти столько же, сколько требуется при установке корпуса с двухряд-

Рис. 4.16. Последовательность пайки микрокорпуса на плату цанговым инструментом:

ным расположением выводов в отверстия платы. Цанговый инструмент при использовании флюса позволяет получить хорошие паяные соединения. Таким образом, микрокор­ пуса могут монтироваться на плату и путем помещения пасты-припоя на контактные площадки платы с после­ дующей установкой микрокорпусов на место и нагрева их до тех пор, пока припой не расплавится. После удаления цанги микрокорпус автоматически центрируется над кон­ тактными площадками. Можно регулировать температуру инструмента для того, чтобы избежать повреждения кри­ сталла в микрокорпусе. С помощью таких инструментов можно удалять и заменять безвыводные микрокорпуса,

монтаж их происходит быстрее и с меньшими повреждени­ ями платы, чем корпуса с двухрядным расположением выводов. Пайка волной припоя не может эффективно применяться для монтажа микрокорпусов, так как припой не подтекает под них и не достигает металлизированных участков.

При пайке двойной волной (рис. 4.17) обеспечивают хорошее смачивание металлизированных участков. Пер­ вая волна посылает струю припоя, вторая, более слабая, удаляет избыток припоя и позволяет избавиться от корот-

Рис. 4.17. Пайка двойной волной припоя

ких замыканий. Этот способ пайки используется широко. Для пайки требуется погружение в припой при темпера­ туре 530 К (припой ПОС-61) в течение 2—5 с. В табл. 4.4 даны основные методы поверхностного монтажа пайкой.

В табл. 4.5 приведены значения ВН в паяных местах при посадке керамических микрокорпусов на многослой­ ные керамические платы, а также число отказавших соединений после 200 термоциклов (330 — 400 К )в зави­ симости от типов применяемых припоев. При пайке кор­ пусов чаще всего используется припой ПОС-61 (59—61% олова, остальное— свинец, температура плавления 183

— 190°С).

Большие значения ВН возникают при посадке керами­ ческих микрокорпусов на обычные ПП. Для того чтобы снизить эти значения, необходимо согласовать ТКЛР мнкрокорпусов и плат, поэтому применяются армирован­ ные медью и инваром печатные стеклоэпоксидные платы либо МПП, обладающие эластичностью. В последнем

При сборке корпусных и бескорпусных ИМС, а также отдельных радиокомпонентов на платы ГИФУ в настоящее время возникает ряд проблем, вызванных прежде всего возрастающим многообразием типов ИМС и компонен­ тов, а также типов коммутационных плат, дефицитом необходимых для групповой технологии компонентов, несовершенным программным обеспечением, длительным производственным циклом, ошибками при ручной сборке.

Решения этих проблем специалисты видят в создании гибких автоматизированных сборочных систем, где участие человека будет необходимо лишь для технического обслу­ живания, контроля технологических процессов, ремонта де­ фектных узлов. Предполагается, что такие системы должны оперировать любыми компонентами. В настоящее время уже существует оборудование модульного типа, с помощью которого можно создать полностью автоматизированную гибкую производственную линию. В табл. 4.6 приво­ дятся характеристики некоторых видов такого оборудо­ вания.

Наиболее актуальными проблемами при создании авто­ матизированных сборочных систем являются их гибкость,

Гибкость атоматизированных сборочных систем пред­ полагает способность оперировать разнообразными компо­ нентами и различными типами ПП соответственно меняю­ щейся номенклатуре изделий. Одной из основных задач является автоматизация монтажа тех компонентов, кото­ рые в настоящее время устанавливаются прежними мето­ дами. Пути решения этой задачи видят в создании универ­ сальных автоматов либо в сопряжении обычных автоматов с многофункциональными роботами.

Контроль качества имеет огромное значение в увеличе­ нии процента выхода годных изделий. В гибкой сборочной системе предполагается применение усовершенствованной контрольно-измерительной аппаратуры (КИА).

При создании гибких автоматизированных сборочных систем также необходимо повысить скорость операций, выполняемых роботами. В настоящее время имеются автоматы для установки компонентов на платы, работаю­ щие со скоростью 3000 оп/ч (для компонентов в стандарт­ ных плоских ДИП-корпусах), свыше 10 000 оп/ч (для бескорпусных компонентов) и более чем 25 000 оп/ч (для компонентов с аксиальными выводами). Сборочные роботы обычно выполняют 1800 оп/ч. При таком соотношении

скоростей роботы не в состоянии обслуживать высоко­ скоростные автоматы. Предлагаются два пути решения

схватов каждого робота, а также увеличение частоты операционных циклов роботов путем повышения скорости или уменьшения рабочего хода, если максималь­ ная скорость уже достигнута. Применение роботов при сборке ГИФУ перспективно, особенно для установки компонентов нетрадиционной конфигурации и поверх­ ностного монтажа.

Одной из первоочередных задач считается программное обеспечение ЭВМ. На современном этапе может быть обеспечено четырехуровневое управление гибкими автома-

тизированными сборочными системами: первый уровень

— контроллеры для управления автоматами; второй уро­ вень — миниЭВМ для управления всей сборочной линией; третий уровень — сеть миниЭВМ для управления раз­ личными подразделениями предприятия; четвертый уро­ вень — центральная ЭВМ для управления всем предпри­ ятием в целом.

Для первого и четвертого уровней и частично для второго имеются отработанные пакеты программ, однако для третьего уровня и для сопряжения различных уров­ ней таких программ пока еще недостаточно. Программы для контроллеров, управляющих работой автоматов, в настоящее время позволяют обеспечить получение инфор­ мации о числе правильно установленных компонентов; числе пропусков, допущенных автоматами; продолжи­ тельности работы автоматов; числе остановок; скорости установки компонентов; состоянии процесса для оптими­ зации программ сборки; диагностировании отказов автоматов; хранении и редактировании программ; общем числе компонентов и способах отработки МПП; иденти­ фикации неисправных компонентов по типу и марке. В последнее время разработан также ряд языков програм­ мирования для операций сборки с помощью роботов.

Программное обеспечение для миниЭВМ, управляющих сборочными линиями, позволяет осуществлять автоном­ ное программирование; хранение программ; анализ про­ дукции, выпущенной за смену и отдельными операторами; контроль продолжительности исправного состояния сис­ темы и ее производительности; координацию работы обо­ рудования первого уровня.

Программное обеспечение третьего уровня еще не достигло необходимой степени развития. Однако некото­ рые его элементы уже отвечают современным требованиям. При этом следует решить такую комплексную проблему, как совместимость программного обеспечения ряда сбороч­ ных систем.

ЗАЩИТА ГИФУ ОТ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ

ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

§ 5.1. Корпусирование ГИФУ

Защита ГИФУ от дестабилизирующих факторов внеш­ ней среды производится путем корпусирования как от­ дельных устройств, так и в составе моноблока. При кор-

надежную герметизацию по стыку сопрягаемых деталей, достаточную поверхность и хорошую теплопроводность,

выпуску с минимальными материалоемкостью и трудо­ затратами. Основными показателями технологичности являются стандартизация элементов конструкций, на осно­ ве которых разрабатываются различные модификации, а также использование прогрессивных методов формо­ образования;

3) в гермокорпусах должны размещаться ГИФУ раз­ личных типоразмеров и достаточное число соединителей для подключения к внешним устройствам;

4) гермокорпусы должны быть изготовлены из материа­ лов с минимальной плотностью при обеспечении прочно­ стных и тепловых характеристик с минимальной газо- и влагопроницаемостью.

Основой для выбора формы, размеров и конструкций гермокорпусов служат размеры и методы планарно-объ­ емной компоновки на унифицированных, функционально законченных ГИФУ.

При компоновке ГИФУ, в том числе в моноблоки, ис­ пользуются гермокорпуса как прямоугольной, так и ци­ линдрической формы (рис. 5.1, а, б). В состав гермокорпу­ сов входят несущее основание и кожух (колпак). В каче­ стве материала для гермокорпусов используют преимуще­ ственно алюминиевые или магниевые сплавы. Метод из-