eng
Выпуск #9/2021
Р. Ахметгалиев, Е. Ермолаев, Ш. Шугаепов
НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ АО «ЗАВОД ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ» В ОБЛАСТИ СПЕКАНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ АО «ЗАВОД ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ» В ОБЛАСТИ СПЕКАНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Просмотры: 1501
DOI: 10.22184/1992-4178.2021.210.9.80.84
Рассмотрено оборудование для спекания керамических материалов, внедренное в АО «Завод полупроводниковых приборов». Отмечено, что возможности оборудования позволили модернизировать технологический процесс обжига металлокерамических изделий и создать новые виды изделий с коммутационной разводкой высокой плотности.
Рассмотрено оборудование для спекания керамических материалов, внедренное в АО «Завод полупроводниковых приборов». Отмечено, что возможности оборудования позволили модернизировать технологический процесс обжига металлокерамических изделий и создать новые виды изделий с коммутационной разводкой высокой плотности.
Теги: ceramic materials kilning metal-ceramic package sintering керамические материалы металлокерамический корпус обжиг спекание
Новые возможности
АО «Завод полупроводниковых приборов» в области спекания
керамических материалов
Р. Ахметгалиев , Е. Ермолаев, Ш. Шугаепов
В технологический процесс АО «Завод полупроводниковых приборов» внедрена новая электрическая высокотемпературная печь тоннельного типа, позволившая модернизировать технологический процесс обжига металлокерамических изделий и освоить изготовление сложных металлокерамических корпусов, таких как МК 8314.324-1 (рис. 1), МК 8314.324-1.01, МК 8315.512-1 (рис. 2), МК КТ‑118-1 (рис. 3), МК КТ‑119-1 (рис. 3), МК КТ‑95В (рис. 4), МК КТ‑95С (рис. 4). О важности процесса обжига и способах его эффективной реализации пойдет речь в данной статье.
Изготовление как устаревших, так и современных металлокерамических корпусов для интегральных микросхем на основе алюмооксидной керамики требует решения ряда научно-технических задач, связанных со «сращиванием» межслойных переходов и коммутационной разводки проводников, размещенных на поверхностях внутренних слоев плат, обеспечением требуемых габаритных размеров плат и стабильного шага контактных площадок, а также вопросов, связанных с обеспечением требуемого уровня электрофизических и механических параметров изделий в целом.
Производство металлокерамических изделий для микроэлектроники – сложный технологический процесс, в котором в единый конструктив изделия соединяются различные по физическим свойствам материалы. Одним из наиболее важных этапов, определяющим основные параметры конечного продукта при производстве металлокерамических изделий, является термическая обработка плат в увлажненной газовой среде (формиргазе) – высокотемпературный обжиг, в результате которого происходит множество процессов, начиная от объемной физической усадки (уменьшения габаритных размеров) плат и заканчивая «сцеплением» вольфрамовой металлизации с керамической основой за счет миграции стеклообразующей составляющей керамики (стеклофазы) в вольфрамовую металлизацию.
Процесс совместного спекания керамики и вжигания металлизации в технологической среде формиргаза является уникальным, так как большинство процессов такого рода предполагает вжигание металлизационной пасты после обжига (спекания) керамической основы.
В процессе совместного обжига керамики с металлизацией формируется определенная микроструктура, обеспечивающая, с одной стороны, требуемое сопротивление проводников, с другой – изоляционные свойства керамики.
Таким образом, качество и характеристики продукции зависят от правильности подбора технологических режимов обжига и точности их поддержания.
Для реализации поставленных задач по обеспечению необходимых свойств продукции была приобретена туннельная печь непрерывного действия с контролируемыми газовой атмосферой и температурным профилем (рис. 5), позволяющая реализовать новые технологические решения и возможности в условиях массового производства металлокерамических корпусов микросхем.
Важной особенностью новой печи является то, что для обеспечения непрерывного технологического процесса она снабжена современными приборами контроля, дает возможность регулировки не только профиля температурной кривой, но и параметров поступающих газов, в том числе точки росы, и имеет большое количество регулируемых температурных зон, что в сумме определяет общую длину печи более 23 м.
Используемая в печи смесь газов выполняет как защитную, так и технологическую функции, регулируя сложные необратимые физико-химические процессы, протекающие на начальных стадиях спекания, связанные с испарением, деструкцией и окислением составляющих керамического материала и металлизационной пасты. При повышении температуры возможно протекание как окислительных, так и восстановительных процессов в металлизационном покрытии и в керамике, которые будут оказывать влияние на процессы образования прочной связи керамики с металлизационным покрытием, а также на прочность и вакуумную плотность металлокерамического спая в целом.
Уникальная конструкция и автоматизированная система контроля и регулирования обеспечивают точность поддержания установленных параметров в каждой точке рабочей зоны печи. Благодаря отсутствию существенного градиента температуры в локальном объеме печи (в пределах пакета с изделиями) происходит снижение деформации обжигаемых изделий: значение отклонения от плоскостности на отдельных изделиях возможно снизить до 0 мм без ухудшения других параметров изделия. Максимально возможная температура для обжига металлокерамических плат, реализуемая на данном оборудовании – 1 600 °С.
К слову, возможности старых печей обжига не соответствуют современным потребностям для реализации технологических решений.
Благодаря возможности стабилизации температуры в каждой зоне печи, в том числе в зонах с максимальной температурой, достигается основная цель обжига – качественное спекание всех компонентов керамической массы. Это позволяет получить материалы (табл. 1), которые различны по электрической изоляции, теплостойкости, имеют высокую прочность, устойчивы к истиранию и коррозии.
Уникальная система подачи газа и удаления продуктов сгорания позволяет одновременно со спеканием керамики вжечь и укрепить нанесенную металлизацию, а также обеспечить требуемые параметры отклонений от плоскости обжигаемых деталей. Благодаря этому появилась возможность вжигания топологии с шагом выводов 80 мкм и шириной проводника 80 мкм.
Возможности оборудования позволили модернизировать технологический процесс обжига металлокерамических изделий и реализовать конструкторско-технологические идеи в разработке и изготовлении совершенно новых видов изделий (табл. 2, 3) с коммутационной разводкой высокой плотности (подробнее о них будет рассказано в отдельной статье). ●
АО «Завод полупроводниковых приборов» в области спекания
керамических материалов
Р. Ахметгалиев , Е. Ермолаев, Ш. Шугаепов
В технологический процесс АО «Завод полупроводниковых приборов» внедрена новая электрическая высокотемпературная печь тоннельного типа, позволившая модернизировать технологический процесс обжига металлокерамических изделий и освоить изготовление сложных металлокерамических корпусов, таких как МК 8314.324-1 (рис. 1), МК 8314.324-1.01, МК 8315.512-1 (рис. 2), МК КТ‑118-1 (рис. 3), МК КТ‑119-1 (рис. 3), МК КТ‑95В (рис. 4), МК КТ‑95С (рис. 4). О важности процесса обжига и способах его эффективной реализации пойдет речь в данной статье.
Изготовление как устаревших, так и современных металлокерамических корпусов для интегральных микросхем на основе алюмооксидной керамики требует решения ряда научно-технических задач, связанных со «сращиванием» межслойных переходов и коммутационной разводки проводников, размещенных на поверхностях внутренних слоев плат, обеспечением требуемых габаритных размеров плат и стабильного шага контактных площадок, а также вопросов, связанных с обеспечением требуемого уровня электрофизических и механических параметров изделий в целом.
Производство металлокерамических изделий для микроэлектроники – сложный технологический процесс, в котором в единый конструктив изделия соединяются различные по физическим свойствам материалы. Одним из наиболее важных этапов, определяющим основные параметры конечного продукта при производстве металлокерамических изделий, является термическая обработка плат в увлажненной газовой среде (формиргазе) – высокотемпературный обжиг, в результате которого происходит множество процессов, начиная от объемной физической усадки (уменьшения габаритных размеров) плат и заканчивая «сцеплением» вольфрамовой металлизации с керамической основой за счет миграции стеклообразующей составляющей керамики (стеклофазы) в вольфрамовую металлизацию.
Процесс совместного спекания керамики и вжигания металлизации в технологической среде формиргаза является уникальным, так как большинство процессов такого рода предполагает вжигание металлизационной пасты после обжига (спекания) керамической основы.
В процессе совместного обжига керамики с металлизацией формируется определенная микроструктура, обеспечивающая, с одной стороны, требуемое сопротивление проводников, с другой – изоляционные свойства керамики.
Таким образом, качество и характеристики продукции зависят от правильности подбора технологических режимов обжига и точности их поддержания.
Для реализации поставленных задач по обеспечению необходимых свойств продукции была приобретена туннельная печь непрерывного действия с контролируемыми газовой атмосферой и температурным профилем (рис. 5), позволяющая реализовать новые технологические решения и возможности в условиях массового производства металлокерамических корпусов микросхем.
Важной особенностью новой печи является то, что для обеспечения непрерывного технологического процесса она снабжена современными приборами контроля, дает возможность регулировки не только профиля температурной кривой, но и параметров поступающих газов, в том числе точки росы, и имеет большое количество регулируемых температурных зон, что в сумме определяет общую длину печи более 23 м.
Используемая в печи смесь газов выполняет как защитную, так и технологическую функции, регулируя сложные необратимые физико-химические процессы, протекающие на начальных стадиях спекания, связанные с испарением, деструкцией и окислением составляющих керамического материала и металлизационной пасты. При повышении температуры возможно протекание как окислительных, так и восстановительных процессов в металлизационном покрытии и в керамике, которые будут оказывать влияние на процессы образования прочной связи керамики с металлизационным покрытием, а также на прочность и вакуумную плотность металлокерамического спая в целом.
Уникальная конструкция и автоматизированная система контроля и регулирования обеспечивают точность поддержания установленных параметров в каждой точке рабочей зоны печи. Благодаря отсутствию существенного градиента температуры в локальном объеме печи (в пределах пакета с изделиями) происходит снижение деформации обжигаемых изделий: значение отклонения от плоскостности на отдельных изделиях возможно снизить до 0 мм без ухудшения других параметров изделия. Максимально возможная температура для обжига металлокерамических плат, реализуемая на данном оборудовании – 1 600 °С.
К слову, возможности старых печей обжига не соответствуют современным потребностям для реализации технологических решений.
Благодаря возможности стабилизации температуры в каждой зоне печи, в том числе в зонах с максимальной температурой, достигается основная цель обжига – качественное спекание всех компонентов керамической массы. Это позволяет получить материалы (табл. 1), которые различны по электрической изоляции, теплостойкости, имеют высокую прочность, устойчивы к истиранию и коррозии.
Уникальная система подачи газа и удаления продуктов сгорания позволяет одновременно со спеканием керамики вжечь и укрепить нанесенную металлизацию, а также обеспечить требуемые параметры отклонений от плоскости обжигаемых деталей. Благодаря этому появилась возможность вжигания топологии с шагом выводов 80 мкм и шириной проводника 80 мкм.
Возможности оборудования позволили модернизировать технологический процесс обжига металлокерамических изделий и реализовать конструкторско-технологические идеи в разработке и изготовлении совершенно новых видов изделий (табл. 2, 3) с коммутационной разводкой высокой плотности (подробнее о них будет рассказано в отдельной статье). ●
Отзывы читателей
