Способы электрической изоляции элементов полупроводниковых ИС

Разделение пластин на кристаллы и сборочные операции

Разделение пластин на кристаллы осуществляется в две стадии. Сначала на поверхности пластин между изготовленными ИС в двух взаимно перпендикулярных направлениях наносят неглубокие риски (скрайбирование), а затем по этим рискам разламывают пластину на прямоугольные или квадратные части (“кристаллы”). Скрайбирование производится алмазными резцами. Обычно ширина риски 10...20 мкм, глубина 5...10 мкм, скорость движения резца 50...75 мм/с. Применяется также лазерное скрайбирование, при котором разделительные риски создаются испарением узкой полосы полупроводникового материала с поверхности пластины во время ее перемещения относительно сфокусированного лазерного луча. Достоинства этого метода: создание глубокой разделительной канавки, высокая производительность (100...200 мм/с), отсутствие на полупроводниковой пластине микротрещин и сколов. Используются импульсные лазеры с частотой следования импульсов 5...50 кГц и длительностью импульсов примерно 0,5 мкс.

Разламывание пластин на кристаллы после скрайбирования осуществляется механически, созданием изгибающего момента. Наиболее простым способом является разламывание пластин валиком (рис.5); при этом пластину кладут рисками вниз на мягкую гибкую опору из резины. Разламывание сначала производится на полоски, а затем на отдельные кристаллы. Применяется также разламывание на сферической опоре. В этом случае пластины сразу разламываются на отдельные кристаллы. Достоинства этого способа: простота, высокая производительность (процесс занимает не более 1... 1,5 мин) и одностадийность, а также достаточно высокое качество из-за отсутствия смещения кристаллов относительно друг друга.

Сборка кристалла в корпусе начинается с крепления его к дну корпуса путем приклеивания или припаивания легкоплавким припоем. Затем контактные площадки на кристалле соединяются со штырьками – внешними выводами корпуса. Соединение осуществляется с помощью тонких (20...30 мкм) алюминиевых или золотых проволочек. Наиболее распространенным является соединение проволочек с контактной площадкой термокомпрессией – прижатием деталей друг к другу при большом давлении и повышенной температуре (200...300°С), способствующей взаимной диффузии атомов. По окончании монтажа кристалла производится корпусирование, т.е. окончательное внешнее оформление. Корпусирование обеспечивает также защиту кристалла от влияния внешней среды, поэтому его проводят либо в вакууме, либо в среде инертного газа (азот, аргон). Имеются и бескорпусные варианты. Начальным этапом герметизации как бескорпусных, так и корпусных изделий является пассивация поверхности кристалла с помощью пленок, например SiO₂, Si₃N₄. При бескорпусном варианте затем наносят более толстые слои герметиков: эмалей, лаков, компаундов. Как правило, бескорпусные ИС имеют прямоугольную или квадратную форму, что более удобно для оптимального их размещения на подложке или на плате. Число выводов у простых ИС составляет 8...14, а y больших до 64 и более. Корпуса могут быть металлическими и пластмассовыми с выводами, лежащими в плоскости корпуса или перпендикулярно ей.