ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПАЙКИ КРЕМНИЕВЫХ КРИСТАЛЛОВ МОЩНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ В ИХ КОРПУСА

Качество монтажа кристаллов транзисторов в их корпусах характеризуется тепловым сопротивлением собранного транзистора. Достижение низкого значения теплового сопротивления особенно важно для мощных кремниевых транзисторов. Существует несколько способов монтажа кристаллов мощных кремниевых транзисторов в корпуса приборов с помощью пайки, в частности, эвтектикой золото—кремний, свинцовым припоем ПСр−2,5 или бессвинцовыми припоями, например сплавом золото—олово. Рассмотрена возможность сокращения трудоемкости и стоимости изготовления кремниевых транзисторов при сохранении низкого теплового сопротивления. Проведено экспериментальное исследование замены пайки кристаллов эвтектикой золото—кремний пайкой главным образом преформой из припоя ПСр−2,5, а также некоторыми паяльными пастами. Это дает экономию золота и увеличение производительности операции монтажа кристаллов за счет использования групповой технологии пайки. Одновременно исследовано влияние на значение теплового сопротивления способа обработки обратной стороны кристаллов и их утонения. Для повышения качества пайки применена предварительная металлизация обратной стороны кремниевой пластины покрытием Ti—Ni, что значительно облегчило процесс пайки. Экспериментальная работа по переходу на пайку свинцово−серебряными припоями проведена на кристаллах мощного серийного транзистора КТ−866, монтируемых в корпуса КТ−57. При площади кристалла 24 мм2 тепловое сопротивление транзистора с утоненным кристаллом составило примерно 0,6 К/Вт, что ниже значения для серийно выпускаемых транзисторов. Значение теплового сопротивления транзистора с не утоненным кристаллом составило примерно 0,8 К/Вт, что ниже предельно допустимого для данного прибора значения 1,0 К/Вт.

1. Аносов В. С., Гомзиков Д. В., Пашков М. В., Сейдман Л. А., Тычкин Р. И., Фомин В. М. Исследование технологии монтажа кремниевых кристаллов пайкой эвтектическим сплавом золото— кремний // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. − 2016. − № 3. − C. 4—12.

2. Аносов В. С., Гомзиков Д. В., Пашков М. В., Сейдман Л. А., Тычкин Р. И., Фомин В. М. Исследование технологии монтажа кремниевых кристаллов мощных транзисторов в позолоченные и никелированные корпуса с помощью сплава ПСр−2,5 // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. − 2016. − № 4. − C. 4—10.

3. Indium #182 (80Au20Sn) припой в виде пасты // http:// www.ostec-materials.ru/materials/indium-182-80au20sn-pripoyv-vide-pasty.php

4. Кондратюк Р. Свойства и особенности применения припоя 80Au20Sn в сборке изделий микроэлектроники // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. − 2015. − № 10(150). − C. 154—160.

5. Forman R. S., Minogue G. The basics of wafer−level AuSn soldering // Chip Scale Review. − 2004. − Т. 8, № 7. − C. 55—59.

6. Minogue G., Mullapudi R. A novel approach for hermetic wafer scale MEMS RF and GaAs packaging // CS ManTech, 2015. URL: http://csmantech.org/OldSite/Digests/2005/2005papers/9.3.pdf

7. Мухина Е. Технология обработки ультратонких полупроводниковых пластин // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. − 2009. − № 3. − C. 80—81.

8. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 т. − М.: Машиностроение, 2001. − Т. 3. [Кн. 1]. 872 с.

9. ГОСТ 19738-74: Припои серебряные. Марки.

10. Indium флюс-гели (020В, 018, 025, 010, 007 и 0120) // http://www.ostec-materials.ru/materials/indium-flyus-geli-020v018-025-010-007-i-012.php

11. Валев С. Вакуумная пайка в производстве силовой электроники. Современное решение для лабораторного и крупносерийного производства // Силовая электроника. − 2006. − № 9. − C. 104—108.

12. Кантер А. Вакуумная пайка — залог качественного паяного соединения // Технологии в электронной промышленности. − 2013. − № 6. − C. 30—33. URL: http://budatec.ru/fileadmin/articles/Statja_vakuumnaja_paika.pdf

13. Chao Yuan, Bin Duan, Lan Li, Bofeng Shang, Xiaobing Luo. An improved model for predicting thermal contact resistance at liquid−solid interface // Internat. J. Heat and Mass Transfer. − 2015. − V. 80. − P. 398—406. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.09.048

14. Prasher R. S. Rheology based modeling and design of particle laden polymeric thermal interface materials // Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems, 2004. ITHERM'04. The Ninth Intersociety Conference on. − Las Vegas (NV, USA) : IEEE, 2004. − P. 36—44. DOI: 10.1109/ITHERM.2004.1319151

15. Hopkins P. E. Thermal transport across solid interfaces with nanoscale imperfections: effects of roughness, disorder, dislocations, and bonding on thermal boundary conductance // ISRN Mechanical Eng. − 2013. − Art. N 682586 (19 p.).

16. Керенцев А. Ф., Ланин В. Л. Конструктивно−технологические особенности MOSFET−транзисторов // Силовая электроника. − 2007. − № 4. − C. 100—104.

17. Ланин В. Л., Ануфриев Л. П. Монтаж кристаллов IGBT− транзисторов // Силовая электроника. − 2009. − № 2. − C. 94—99.