PL165285B1 - Sposób pomiaru naprężeń mechanicznych struktury krzemowej - Google Patents

Abstract

Sposób pomiaru naprężeń mechanicznych struktury krzemowej układu scalonego po lutowaniu i hermetyzacji z wykorzystaniem tranzystora polowego oraz po przeprowadzeniu procesu uzyskania tranzystorów wzorcowanych, znamienny tym, że mierzy się wartości prądu drenu po nalutowaniu struktur tranzystorów polowych na paski montażowe oraz po hermetyzacji struktur nalutowanych i dotwardzaniu, następnie porównuje się te wartości z wartościami prądu drenu tranzystorów wzorcowych, po czym zmierzone wartości nanosi się na prostą wzorcowania, uzyskując w liniowej zależności od wartości prądu drenu wartości naprężeń wprowadzanych podczas lutowania i hermetyzacji struktur.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru naprę2eń mechanicznych, wytworzonych w strukturze krzemowej, przykładowo układu scalonego, podczas operacji technologicznych, zwłaszcza montażu. Operacje te, jak lutowanie struktury krzemowej, jej hermetyzacja ale również cięcie czy wykonywanie połączeń drutowych, wprowadzają naprężenia powodujące pęknięcia obudowy, deformacje metalizacji czy wręcz pęknięcia całych struktur.

Problem naprę2eń zmusza do analiz materiałowych i optymalizacji technologii, przykładowo w zakresie hermetyzującego tłoczywa epoksydowego, zakresu jego temperatur, czasu i ciśnienia jego prasowania , warunków dotwardzania, a także zmusza do prowadzenia pomiarów naprężeń. Dotychczas znana i stosowana metoda pomiarowa stosuje struktury z wdyfundowanymi piezorezystorami, tworzącymi różne siatki. Piezorezystory są kalibrowane przed procesem hermetyzacji, a naprężenia są mierzone jako funkcja zmiany rezystancji. Wadami tej metody są niefunkcjonalność i nieekonomicznośó. Struktury z piezorezystorami trzeba specjalnie wykonać i przekalibrować je według opracowanej konstrukcji i technologii. Nie są one ogólnie dostępne, co czyni sprawę skomplikowaną i czasochłonną.

Istotą wynalazku jest' sposób pomiaru naprężeń wykorzystujący tranzystor połowy, maski i technologię jego wytwarzania. Według tego sposobu po uzyskaniu tranzyorórów ororcawynych mierzy się wartości prądu drenu po naftowaniu struktur tranzystorów polowych na paski montażowe oraz po yermetyaanji struktur naftowanych i do^a^zaniu. Następnie porównuje się te wartości z wartościami prądu drenu tranzystorów wzorcowanych, po czym zmierzone wartości nmosi sźę na prostą wzorcowania uzyskując w liniowej zależności dd wrrtości prddu drrnu i naprężc ń wprowadzanych podczas lutowania i yrpmernzαnji struktur.

Metoda według wynalazku posiada znaczną czułość, przewyższającą czułość aieaoreanzropów i jest dostępna a także ekonomiczna.

Sposób pomiaru naprężeń według wynalazku zostanie bliżej objaśniony na przykładzie wykonania, dotyczącym struktury krzemowej układu scalonego po procesie lutowania i hermeryzanji z wykorzystaniem maski tranzystora MOS i tłoczywa riskrniświeniocrgo.

Po naftowaniu wnwaopnrwanynh struktur tranzystorów polowych na paski montażowe, a następnie po yepmetyaanji struktur naftowanych i dotwardzaniu dokonuje się pomiaru prądu drenu.

Dla użycia tranzystora polowego jako narzędzia óo okreśneaCa naprężeń pozascs paprnez hermetnaαnji struktur aParcarpnowuje się go, to znaczy bada zależność prądu drenu od znanych wartości naprężeń ściskających lub prznirgαjrnnny strukturę. Aby uniknąć kłopotliwych w użyciu pojrdnńnzynh struktur wykorzystuje się przy badaniu wzorcującym belki ze strukturami pomiarowymi tranzystorów. W tym celu tnie się płytkę ze strukturami tranzystorów w jednym kierunku, zgodnym z długością boku struktury i przycina w drugim tworząc belki. Pomiaru naprężeń dokonuje się na stanowisku z częścią mrnhawinzną i zestawem pomiarowym w stałej temperaturze. Belkę

165 285 osłania się obudowę, zaś pomiary powtarza się kilkakrotnie. Dla naprężeń ściskających otrzymuje się wzrost prądu, a dla rozciągających jego malenie . Nie stwierdza się histerezy pomiarowej. W wyniku procesu wzorcującego, a następnie podzielenia płytki na pojedyńcze tranzy« story uzyskuje się narzędzia pomiarowe w postaci kilkudziesięciu tranzystorów polowych o identycznej konstrukcji, wykonanych na jednej płytce, w tym samym procesie technologicznym o charakterystyce wzorcowania liniowej.

Tranzystory z procesu wzorcującego służą do określenia wielkości naprężeń wprowadzanych w procesie lutowania, a następnie hermetyzacji struktur.

Tranzystory nalutowuje się lub klei do pasków montażowych wykonanych z FeNi 42 lub innego materiału. Po nalutowaniu przeprowadza się pomiary prądu drenu Jd tranzystorów w identycznych warunkach klimatycznych, to jest temperaturowych, jak podczas procesu ich wzorcowania. Następnie paski montażowe z nalutowanymi strukturami tranzystora po włożeniu do formy przetłocznej hermetyzuje się tłoczywem niskociśnieniowym w zakresie temperatur 150 - 190°C, w zależności od rodzaju tłoczywa i procesu. W procesie tym formuje się obudowę tworzywową np. typu DIL 14 - 40 wyprowadzek. Po wyjęciu z formy i ostudzeniu rozcina się zahermetyzowane paski montażowe na poszczególne obudowy. Podobnie jak po procesie lutowania przeprowadza się pomiar prądu drenu Jq w identycznych warunkach klimatycznych to jest temperaturowych jak w procesie wzorcowania i po procesie lutowania. Następnie przeprowadza się proces dotwardzania korzystnie np. w temperaturze 150°C przez 24 godziny. Proces ten przeprowadza się w suszarkach komorowych. Potem przeprowadza się kolejny pomiar prądu drenu Jd. Oblicza się różnice wartości prądu drenu poszczególnych tranzystorów wziętych do pomiaru po operacjach: lutowania /klejenia/, hermetyzacji tłoczywem niskociśnieniowym i dotwardzania - w porównaniu z wartościami prądu drenu tranzystorów wzorcowanych. Otrzymane wartości nanosi się na prostą wzorcowania uzyskując wartości naprężeń otrzymanych w różnych procesach technologicznych.

165 285

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób pomiaru naprężeń mechanicznych struktury krzemowej układu scalonego po lutowaniu i hermetyzacji z wykorzystaniem tranzystora polowego oraz po przeprowadzeniu procesu uzyskania tranzystorów wzorcowanych , znamienny tym, że mierzy się wartości prądu drenu po nalutowaniu struktur tranzystorów polowych na paski montażowe oraz po hermetyzacji struktur nalutowanych i dotwardzaniu, następnie porównuje się te wartości z wartościami prądu drenu tranzystorów wzorcowanych, po czym zmierzone wartości nanosi się na prostą wzorcowania, uzyskując w liniowej zależności od wartości prądu drenu wartości naprężeń wprowadzanych podczas lutowania i hermetyzacji struktur.

   * * *