УДК 621.382.8
ЕМЕЛЬЯНОВ В.А.1), БАРАНОВ В.В.2),

БЫХОВЦЕВ С.Н.1)
ПОВЫШЕНИЕ ВОСПРОИЗВОДИМОСТИ МИКРОМОНТАЖА
МОЩНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
1) Унитарное предприятие Завод полупроводниковых приборов,
220108, Республика Беларусь, Минск, ул. Корженевского, 12-313;
тел. +375-17-212-3232; факс +375-17-278-7980;
e-mail: dzpom@integral.by
2) Учреждение образования Белорусский государственный универ-
ситет информатики и радиоэлектроники,
220013, Республика Беларусь, Минск, ул. П. Бровки, 6;
тел. +375-17-293-8689; факс +375-17-231-0914;
e-mail: vvb@bsuir.unibel.by
Приборы силовой электроники, являются перспективными при-
борными структурами, технология изготовления которых хорошо со-
гласуется с современными возможностями УП Завод полупроводни-
ковых приборов. В то же время в используемых ранее
технологических методах микромонтажа мощных полупроводниковых
приборов, например типа MOSFET, собираемых в корпуса типа ТО-
220, не всегда учитывались результаты исследований последних лет по
данной тематике. Так, существующие в научной литературе сведения
по таким процессам либо отдалены от конкретной проблематики и не
предназначены для инженерного использования, либо излишне фор-
мализованы и не учитывают конструктивно-технологических особен-
ностей реальных приборов и имеющегося сборочного оборудования.
При освоении же серийного производства мощных полупровод-
никовых приборов, в частности, типа MOSFET в корпусах ТО-220 с
улучшенными характеристиками большое значение имеет весь ком-
плекс микромонтажных операций, включающий посадку кристаллов
на основание корпуса, присоединение проволочных выводов и герме-
тизацию [1].
В этой связи основными задачами исследований явились выбор
и обоснование применяемых материалов и методов выполнения мик-
ромонтажных операций для мощных полупроводниковых приборов
типа MOSFET, а также выработка практических рекомендаций по ис-
пользованию материалов и методов реализации микромонтажных опе-
раций, обеспечивающих достижение улучшенных характеристик при-
боров.
При проведении исследований использованы следующие ис-
ходные данные: базовый технологический маршрут микромонтажа
приборов, технические требования к электрическим параметрам при-
боров, в том числе к их стабильности, особенности условий сборки

приборов, режимы базовых технологических методов на основных
операциях маршрута, методы и параметры электрических измерений.
При этом исследована устойчивость полупроводниковых струк-
тур к температурным воздействиям на этапе сборки и эксплуатации.
Уровень температурных воздействий находился в пределах: 125, 150 и
175оС.
Изучен комплекс вопросов по технологии присоединения выво-
дов из микропроволоки в мощных полупроводниковых приборах типа
MOSFET, в том числе следующие вопросы:
- определения влияния методов и режимов процесса присоединения
выводов из золота, алюминия и меди на качество сварного контакта
при использовании методов ультразвуковой и термозвуковой сварки
(УЗС и ТЗС, соответственно);
- построения моделей процесса микромонтажа;
- влияния методов и режимов процесса присоединения выводов из
меди на величину переходного сопротивления сварного контакта
при использовании метода термозвуковой сварки;
- влияния толщины и микроструктуры плёночного покрытия на кри-
сталле на качество образующегося при микромонтаже сварного со-
единения;
- снижения себестоимости процесса микромонтажа за счёт повышения
процента выхода годных приборов и др.
Некоторые из практических рекомендаций, вытекающих из про-
веденных исследований, сведены в таблицу 1.
Для сравнения в таблице приведены также данные для методов
термокомпрессионной сварки (ТКС) электроконтактной односторон-
ней сварки расщепленным электродом (ЭКОС) и сварки косвенным
импульсным нагревом (СКИН). Последние два метода, однако, не по-
лучили распространения на практике в условиях серийного производ-
ства на предприятии.
При выборе методов подсоединения проволочных выводов и
режимов микромонтажных операций на стадии освоения производства
учитывались основные критерии качества и эксплуатационной надеж-
ности приборов, например, уровень механических напряжений и опре-
деляемые ими размеры областей напряженно-деформированного со-
стояния контактного узла сварное соединение - кристалл.









Таблица 1 - Основные материалы, применяемые в микромонтажных
операциях, и характеристики процессов
Метод Основные характеристики про- Материал Материал
микро-
сварки цесса
контактных проволоки
площадок
ТКС Температура подложки 290- Al
Au
350оС.
Au
Au, допускается Al
Давление 0,4-2Н.
Ag
Au, допускается Cu
Время 0,05-0,5с.
ТЗС
Температура подложки 105- Al
Au, допускается Cu
200оС.
Au
-"-
Частота 66 6кГц.
Ag
-"-
Амплитуда 0,5 мкм.
Давление 0,2-1Н.
Время 0,05-0,2с.
УЗС Частота 66 6кГц.
Al
Al
Амплитуда 0,2-1мкм.
Au, Ag
Al, допускается Au
Давление 0,1-1Н.
Ni и др.
Al, допускается Cu
Время 0,02-0,1с.
ЭКОС Au,
Ni,
Ag,
Au, Ag, Cu
Al, Ti
допускаются спла-
вы Au и Ag
СКИН Au,
Ni,
Ag,
Au, Ag, Al
Al, Ti
допускаются спла-
вы Au и Ag

Сравнительный анализ показал, что наибольший вклад в разви-
тие дефектов контактного узла в виде локальных полей упругих на-
пряжений вносит метод ТЗС золотой проволоки с ограниченным на-
гревом кристалла (<200оС), при этом поле напряжений составляет 200
мкм. Это объясняется тем, что инструмент в холодном состоянии в
момент касания подложки отводит тепло и снижает температуру в зо-
не сварки на 40-50оС. В этой связи предложено проводить нагрев ин-
струмента до 200оС, что обеспечивает приемлемое качество сварного
соединения в серийном производстве. Данные требования реализова-
ны в установках семейства 4020А, 4080П разработки и производства
Концерна Планар, г. Минск.

1. Емельянов В.А. Технология микромонтажа интегральных схем. /
Под редакцией В.В. Баранова. - Мн.: Бел. наука, 2002, 335 с.



Document Outline