книги / Микроэлектроника толстых пленок

устраняется необходимость в одной или обеих опера­ циях шлифовки, чтобы обеспечить плоскостность и па­ раллельность сборки.

ВАРИАНТ IV

Корпуса данного варианта изготовляют из стекла (корнинг-7052) и керамики. В целях обеспечения нуж­ ной герметичности корпуса рассматриваемой конструк­ ции изготовляют полностью или частично из предвари­ тельно обожженных керамических элементов (87—95% окиси алюминия) с использованием для сплавления или

Фиг. 6.6. Корпус из ковара, керамики и стекла.

монтажа стекла в сочетании с коваром. В некоторых случаях единственной керамической деталью является основание корпуса (фиг. 6.6) [9]. В других случаях деталь представляет собой слоеную конструкцию из керамики и стекла (фиг. 6.7) [9]. Применение керамики обеспечивает возможность дискретной металлизации, которая обычно наносится на основание корпуса. Подоб­ ную металлизацию проводят как самостоятельный про­ цесс, рассматриваемый нами ниже при описании корпу­ сов варианта VII. В зависимости от выбранных мате­

же образом, как и другие корпуса с согласованными спаями. Чтобы соединить части в единый корпус, их вместе с отпрессованными из стеклянного порошка за­ готовками и выводной рамкой загружают в обжиговую

4

Ф и г. 6.7. Корпус из керамики и стекла.

печь. Изготовление корпусов из обожженных керамиче­ ских элементов повышает стабильность размеров гото­ вых изделий, что играет очень важную роль при изготовлении крупногабаритных корпусов.

ВАРИАНТ V

Особенностью данного варианта является герметиза­ ция выводов, для которых в металлических стенках пре­ дусмотрены отверстия. Для герметизации выводов обыч­ но берут боросиликатное стекло с малым коэффициентом линейного расширения. Стекло сплавляется с тонкой, прочно сцепленной с металлом окисной пленкой на выводах и бусинах, что обеспечивает надежную герме­ тизацию. Имеются три промышленных варианта подоб­ ных соединений:

1) цилиндрические бусины целиком формируются

влистовом коваре заодно с корпусом;

2)в основании из толстого листового ковара (тол­ щиной около 1 мм) высверливают отверстия для бусин впая вывода;

3)из листа штампуют рамку прямоугольного попе­ речного сечения и в ней высверливают параллельно1 основанию отверстия для впаев выводов параллельно плоскости монтажа.

Ниже рассматривается еще ряд существующих гер­ метичных корпусов для гибридных схем.

ВАРИАНТ VI

Если гибридные схемы изготовляют из металлизованной керамики, то выводы, нанесенные на керамику, целесообразно пропускать непосредственно через спай, чтобы не делать двух лишних присоединений выводов. В данном случае основанием служит плоская керами­ ческая пластина, а крышку с вертикальными стенками штампуют отдельно. Уплотнение производится фриттой из мягкого стекла, которая покрывает поверхности про­ водников и спаивает керамику с керамикой. Этот ва­ риант не дает больших выгод, если крышка имеет форму колпачка. Его лучше использовать в том случае, когда на основание накладывают отдельную керамическую рамку с металлизированной верхней поверхностью.

ВАРИАНТ VII

Чтобы соединить снабженную фланцем металличе­ скую рамку корпуса с металлической крышкой методом сварки сопротивлением и избежать впаивания отдель­ ных выводов посредством стекла, как это делается в цилиндрической конструкции, основание можно сде­ лать цельнокерамическим с металлизированными сквоз­ ными отверстиями. На внутреннюю поверхность керами­ ческого основания (со сквозными отверстиями для питания) наносят проводящие дорожки и металлизиро­ ванный бортик, к которому припаивают твердым при­ поем рамку из листового металла. Все металлические

в целях герметизации сквозные отверстия в керамиче­ ском основании заполняют так, чтобы вывести наружу выводы схемы, и присоединяют их к металлизированным контактным площадкам на внешней стороне основания. Крепеж всех элементов, испытание и запайку крышки производят до присоединения выводов к контактным площадкам основания.

ВАРИАНТ VIII

Корпуса данного варианта устроены так, что выводы впаивают в стеклянные вставки, которыми снабжаются

Ф и г. 6.8. Выводы, вмонтированные в основание заподлицо с по­ верхностью крепления чипа.

керамические основания. Изогнутый под прямым углом плоский пакет, состоящий из 28 ленточных выводов для схем среднего объема, герметически впаивают в сте­ клянные вставки, которые помещаются в пазах керамц-

ческого основания с обоих торцов. Поперечное сечение такого корпуса показано на фиг. 6.8. Поверхность ме­ талл — стекло — керамика шлифуют. Затем к ней мягким стеклом припаивают выпуклую керамическую крышку.

ВАРИАНТ IX

Данный вариант предусматривает использование стандартных транзисторных баллонов из ковара и стек­ ла. Корпусировать одиночные транзисторы и интеграль­ ные схемы можно в обычные баллоны ТО-5, с успехом применяющиеся для сборки гибридных схем. Еще шире используются более крупные баллоны ТО-8, потому что в них можно упаковать больше схем. О практическом использовании всех таких баллонов говорится в гл. 8 и 9.

6.2. Сводные данные и оценка различных конструкционных решений

Каждому из 9 рассмотренных конструкционных ва­ риантов корпусирования присущи свои особенности, делающие их целесообразными при конкретном приме­ нении и определенном технологическом процессе сборки. Ниже эти особенности разбираются повариантно.

ВАРИАНТ I

Технология упаковки в цельноковаровые корпуса очень хорошо разработана. От самого зарождения и до современного высокого уровня надежности ее создавала полупроводниковая промышленность. На крупных пред­ приятиях, выпускающих гибридные схемы в герметич­ ной упаковке, цельноковаровые корпуса не получили сколько-нибудь широкого распространения из-за труд­ ностей с обеспечением достаточного выхода полезной продукции в процессе сборки. По этой причине гибрид­ ные схемы в цельноковаровой упаковке выпускает только одна фирма. Размеры цельноковаровых корпусов ограничивают их применение монолитными схемами. Отдельные их конструкционные разновидности специ­ альной конфигурации годятся для многотранзисторных

устройств. Предприятию, изготовляющему гибридные схемы в цельноковаровой упаковке, приходится вклады­ вать большие средства в оборудование для конечной герметизации посредством автоматической точечной сварки.

ВАРИАНТ II

Целыюстеклянный корпус приобрел известность как результат первых попыток наладить массовое производ­ ство гибридных устройств в плоской упаковке. В его сравнительно простом устройстве заложены возможно­ сти дешевого изготовления весьма емкой упаковки. Вна­ чале эта конструкция предназначалась для корпусирования единичной монолитной схемы,-но, немного увели­ чив габариты цельностеклянного корпуса, в него можно вместить гибридную схему или несколько монолитных. При заключительной герметизации такого корпуса молено использовать крышки, покрытые легкоплавким стеклом.

ВАРИАНТ III

Стеклянно-металлический корпус знаменует собой дальнейший шаг в развитии плоских корпусов. Верх корпуса снабжен металлическим фланцем, позволяющим осуществлять герметизацию пайкой мягким припоем в отличие от стеклянного спая, как при корпусировании по варианту II. Коваровое основание придает конструк­ ции прочность и позволяет увеличить габариты корпуса. Таким образом, подобная конструкция может найти применение для корпусирования разнообразных уст­ ройств, начиная от единичных полупроводниковых эле­ ментов и кончая толстопленочными гибридными схемами.

ВАРИАНТ IV

Упаковки со спаями керамика — стекло образуют недавно появившееся семейство плоских корпусов. Они обладают повышенной прочностью и открывают более широкие возможности вжигания дискретных металлизованных рисунков в основание корпуса. Жесткость конструкции позволяет изготовлять корпуса больших

исключает впаи выводов стеклом, которое под действием напряжений подвержено растрескиванию и разрушению. Как и в предыдущем варианте, керамическое основание обеспечивает хороший теплоотвод. К недостаткам надо отнести необходимость сначала нанести схему, а уже затем припаивать твердым припоем рамку на место. Это значит, что изготовитель гибридных схем должен либо располагать возможностью припаивать рамку твердым припоем, либо же посылать керамику уже после нанесения проводников в другое место для кре­ пления рамок. В таком случае изготовитель гибридных схем уже лишается возможности самому контролиро­ вать качество своей продукции. Некоторые фирмы на­ носят на керамическую поверхность только металлизи­ рованную разводку. Пайка же твердым припоем после нанесения таких дискретных элементов, как резисторы и конденсаторы, способна привести к изменению их харак­ теристик.

ВАРИАНТ VIII

К настоящему времени выяснилось, что данный ва­ риант корпусирования не дает никаких преимуществ в случае, если гибридные схемы получают печатанием через трафарет с последующим вжиганием, поскольку проводники нельзя вжечь в поверхность без поврежде­ ния выводов. Подобная технология может оказаться полезной в случае пленок, напыляемых в вакууме, когда не требуется последующего вжигания. Гладко отшлифо­ ванная нижняя поверхность корпуса служит хорошим основанием для припаивания чашеобразной стекло­ керамической или чисто керамической крышки.

ВАРИАНТ IX

Корпусирование по данному варианту широко при­ меняется при изготовлении однослойных или многослой­ ных керамических модулей. Его преимущество заклю­ чается в очень высокой эффективности операции герметизации, низких расходах на изготовление корпу­ сов и малом объеме, занимаемом схемами в этажерочной упаковке керамических подложек.

в герметичный корпус, то для их защиты от механиче­ ских повреждений и ударных воздействий и частично от воздействия окружающей среды используется пластмас­ совое покрытие, что позволяет снизить стоимость гото­ вых изделий. Упаковку в пластмассовые капсулы осуще­ ствляют либо литьевым прессованием, либо вакуумной заливкой. К литьевому прессованию прибегают при изго­ товлении промышленных интегральных схем с двумя рядами штырьков. По существу оно представляет собой процесс массового производства дешевой продукции. Не­ большие же партии гибридных схем заключают в зара­ нее изготовленные капсулы.

Для электрической и механической защиты схем целесообразно первоначально наносить покрытие из какого-нибудь мягкого материала, играющее роль буфера между керамической схемой с относительно небольшим коэффициентом теплового расширения и пластмассовой оболочкой с гораздо большим коэффициентом теплового расширения. Такой материал защищает схему и от ме­ ханических повреждений при вибрациях и ударных воз­ действиях, а также от проникновения в нее влаги и примесей наружной оболочки. Для таких покрытий обычно берут уретаны или кремнийорганические соеди­

ставляют собой однокомпонентные системы, стабилизи­ рованные уксусной кислотой. Однако уксусная кислота может оказаться несовместимой с отдельными элемен­ тами схемы. Более пригодны в этом отношении кремнийкаучуки, полимеризующиеся при низкой темпе­ ратуре, потому что применяющиеся при их производстве катализаторы обычно безвредны. Кремнийкаучуки вы­ держивают при сушке температуру 200 °С и выше, достаточно влагостойки и не взаимодействуют в после­ дующем с наружными покрытиями.

Для этих целей можно также пользоваться уретанами как одно-, так и двухкомпонентных систем. Для однокомпонеитных систем, предназначенных для работы