Методы контроля содержания паров воды в подкорпусном объеме интегральных схем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат технических наук Шишкина, Наталья Александровна

• Шишкина, Наталья Александровна
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шишкина, Наталья Александровна

Общая характеристика работы

Глава Источники влаги в корпусах интегральных схем и методы контроля 8

1.1 Источники влаги в корпусах интегральных схем 8

1.1.1 Внутренние источники влаги в ИС 9

1.1.2 Внешние источники влаги в ИС 11

1.1.3 Технология герметизации и содержание влаги внутри корпусов ИС 15

1.1.4 Способы снижения влажности в объеме корпуса ИС 19

1.2 Методы контроля содержания влаги внутри корпусов ИС 23

1.2.1 Разрушающие методы определения влажности внутри корпуса ИС 24

1.2.2 Неразрушающие методы измерения влажности в корпусах ИС Выводы к главе 36

Глава Микроэлектронный датчик влажности поверхностноконденсационного типа 37

2.1 Конструкция датчика влажности 38

2.2 Технология изготовления 44

2.3 Градуировка резисторов и диодов датчиков влажности 46

2.3.1 Градуировка резисторов 48

2.3.2 Градуировка диодов 51

2.4 Контроль измерений по 1ут Выводы к главе 60

3 Разработка неразрушающих методов контроля влаги в подкорпусном объеме ИС 61

3.1 Определение количества влаги в подкорпусном объеме ИС типа 1564ИП7 и 1564ЛИ1 по влагозависимым параметрам 61

3.2 Способ контроля содержания влажности в подкорпусном объеме ИС 71

3.3 Метод выявления загрязнений кристаллов различных типов ИС 74

Выводы к главе 80

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Шишкина, Наталья Александровна

Основные результаты и выводы

В диссертации получены следующие научно-технические результаты.

1. Разработана и апробирована методика определения влажности внутри корпусов серийно выпускаемых ИС с помощью датчика влажности поверхностно-конденсационного типа.

2. Разработан неразрушающий способ определения содержания влаги в подкорпусном объеме ИС, используя ее элементы как датчики влажности. На разработанный способ получен патент на изобретение.

3. Разработан неразрушающего способ сплошного контроля ИС, определяющий, что количество влаги в подкорпусном объеме ИС будет не более 0,05 объемного процента при нормальной температуре путем измерения параметров ИС в диапазоне температур -20°С-г-28°С. На разработанный способ подана заявка на изобретение.

4. Рассчитано количество температурных циклов для оценки степени загрязнений поверхности кристаллов ИС типов 134ИР1, 1505ИМ4, 1505ИД6, 1505ИП4, 1564ИП7, 1505ИПЗ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шишкина, Наталья Александровна, 2007 год

1. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Бордюжа О.Л. Обеспечение и повышение надежности полупроводниковых приборов и интегральных схем в процессе серийного производства. Мн.: "Интеграл", 1997. - 390 с.

2. Шиманюк Л. М. Методика оценки содержания влаги в микросхемах // Электронная техника. Сер. 8. Управление качеством, метрология, стандартизация Вып. 8 (78). С. 10-14.

3. Чернышов А.А., Крутоверцев С.А., Бутурлин А.И. Контроль влажности в корпусах интегральных схем // Зарубежная электронная техника. 1987. Вып. 2. С.3-63.

4. Горлов М.И., Королев С.Ю. Физические основы надежности интегральных микросхем. Из-во Воронежского государственного университета, 1995.200 с.

5. Влага в корпусах полупроводниковых приборов и микросхем: Обзоры по электронной технике / А.А. Теверовский, А.А. Коваленко, Г.И. Епифанов. -М.: ЦНИИ "Электроника", 1982. -Сер. 2, Полупрводниковые приборы; Вып. 2. -64 с.

6. ОСТ В 11 0998-99. Микросхемы интегральные. Общие технические условия.

7. Батюк Н.Ф., Милясевич И.В. Влияние влажности атмосферы внутри корпусов интегральных схем на коррозию алюминиевой металлизации // Электронная техника. Сер. 8/6,1992. Вып. 2-3. С. 37-38.

8. Горлов М.И. Конструктивные методы повышения надёжности интегральных микросхем: Учеб. пособие. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 1995. 60 с.

9. Патент РФ № 2224246 С 1, G 01 N 27/12. Микроэлектронный датчик влажности поверхностно-конденсационного типа / М.И. Горлов, А.В. Андреев, Л.П. Ануфриев, Е.В. Николаева. Опубл. 20.02.2004. Бюл. №5.

10. Теверовский А.А., Епифанов Г.И., Коваленко А.А. Анализ источников влаги в герметизированных корпусах полупроводниковых приборов // Электронная техника. Сер. 2, Полупроводниковые приборы. 1983. - Вып. 2. - С. 21-26.

11. Чернышов А.А. Основы надёжности полупроводниковых приборов и интегральных схем, М.: Радио и связь, 1988. 255 с.

12. Горлов М.И., Ануфриев Л.П., Николаева Е.В. Контроль содержания паров воды внутри корпусов интегральных схем. Мн.: Бестпринт, 2002. - 96 с.

13. Козлов Н.А. Влияние количества и состава сорбированной воды в тонких полимерных покрытиях на показания микроэлектронного датчика // Известия вузов. Электроника, №3,2003. С. 82 88

14. Burnes M. et ail. Considération in the hermetic packages of hybrid microcircuits // Solid State Technology. 1984, v. 27/ № 8. P. 183-186.

15. Davy J.G. Calculation for leak rates of hermetic package // IEEE Trans, 1975. №3. P. 177-189.

16. Dermarderosian A., Gionet V. Water vapor penetration nate into enclosures with known air leak rates // IEEE Trans, 1979. № 1. P. 83-90

17. Горлов М.И. Контроль качества изделий полупроводниковой электроники. Воронеж, 1998.-144 с.

18. Stroehle D. On the penetration of gases and water vapour in to packages with cavities and on maximum allowable leak rates // 15 th Dnn. Proceedings Reliability physics, 1997. P. 101-106.

19. Крутоверцев C.A., Чернышов А.А. Методика оценки содержания паров воды в корпусах интегральных микросхем сорбционными датчиками влажности // Электронная техника. Сер. 3. 1991. Вып. 2. С. 66-69.

20. Епифанов Г.И., Коваленко А.А., Теверовский А.А. контроль сборочных процессов при производстве микросхем // Электронная проницаемость, 1983. Вып. 1.С. 51-55.

21. Теверовский А.А., Коваленко А.А. Тесловая структура для-контроля состояния поверхности диэлектрических пленок полупроводниковых приборов и микросхем // Электронная техника, 1982. Сер. 2. С. 53-57.

22. Carley D.R., Nearhoof R.W. Moisture control in hermetic leadless chip carrier with silver epoxy die - attach adhesive // RCA Review. 1984. V. 45. № 2. P. 278-289.

23. Weiss A.D. The art of package sealindg // Semiconductor International, 1982. V. 5. № 11. P. 99-108.

24. Митчелл Дж., Смит Д. Акваметрия / пер. с англ. М.: Химия, 1980.600 с.

25. Теверовский А.А., Олейник В.И. Исследование влагостойкости элементов интегральных КМОП-микросхем, герметизированных в пластмассу // Электронная техника. Сер. 2, Полупроводниковые приборы. 1990. Вып. 1. С. 6268.

26. Методы определения содержания воды в корпусах интегральных схем / А.И. Бутурлин, С.А. Крутоверцев, О.Н. Рыбкин, А.А. Чернышов, Н.П. Шаболова // Электронная техника. Сер. 3. 1982. Вып 5-6. С. 75-83.

27. ОСТ 11 20.9903-86. Микросхемы интегральные. Системы и методы операционного контроля в процессе производства.

28. Meyer D.E., Thomas R.W. Moisture in SC pacrages // Solid state technology, 1974. V.17, №9. P. 56-59.

29. OCT 11 073.013-83. Микросхемы интегральные. Методы испытаний. Часть 2. Испытание на воздействие климатических факторов и сред заполнения

30. R. P. Merrett, S. P. Sim, J. P. Bryant. A simple method of using the die of an integrated circuit to measure the relative humidity inside its encapsulation // 18-th Ann. Proc. Reliability Phys. Conf., 1980, p. 17-25.

31. Васильков B.M., Лукьянова M.H. Микроэлектронные датчики и проблема их стандартизации // Электронная промышленность, 1994. № 2. С. 42-50.

32. Стучебников В.М. Микроэлектронные датчики за рубежом // Приборы и системы управления, 1993. № 1. С. 18-21.

33. Бутурлин А.И., Крутоверцев С.В., Чистяков Ю.Д. Микроэлектронные датчики влажности // Зарубежная электронная техника. 1984. № 9. С. 3-57.

34. Уоллер Л. Контроль уровня влажности внутри корпуса БИС // Электроника. 1980. №4. С. 12-13.

35. Kane D., Brizoux. Recent developments on moisture measurement by surface conductivity sensors // "24-th annu. Proc. Reliab. Phys., Anaheim Calif., Apr. 1-3, 1986". New York, 1986. P. 69-78.

36. Подленецкий Б.И., Симаков А.Б. Микроэлектронные датчики влажности // Зарубежная электронная техника. 1987. № 2. С. 64-97.

37. Ерышкин А.В., Привезенцев В.В., Щетинник А.Г. Датчик влажности. А.с. СССР № 1821714. G 01 N27/12, Опубл. 15.06.93 Бюл.№22.

38. Gordon D. Calculations for leak rates of hermetic packages // IEEE Trans. Parts, Hybrids and Package, 1997.№ 3. P. 177-189.

39. Шишкина H.A. Методы контроля содержания влаги в подкорпусном объеме интегральных схем // 13-я Всероссийская межв. науч.-техн. конф. студ. и асп. "Микроэлектроника и информатика 2006" (Зеленоград, апрель 2006.) М. апрель 2006. С.113.

40. Горлов М.И., Андреев А.В., Золотарева Н.А. Методы контроля содержания влаги в подкорпусном объеме ИС // Межв. сб. науч. трудов "Твердотельная электроника и микроэлектроника". Воронеж. ВГТУ. 2003. С. 88-91.

41. Контроль содержания влаги в корпусах ИС / Горлов М.И., Емельянов А.В., Рубцевич И.И., Шишкина Н.А. // Петербургский журнал электроники. 2005. № 2. С 28 39.

42. Горлов М.И., Шишкина Н.А. Датчик влажности поверхностно-конденсационного типа. // Сб. трудов победителей конкурса на лучшую работу студентов и аспирантов, посвященного 50-летию ВГТУ. Воронеж 2006. С 137-138.

43. Контроль содержания паров воды внутри корпусов интегральных микросхем / Горлов М.И., Емельянов А.В., Рубцевич И.И., Строгонов А.В., Шишкина Н.А. // Компоненты и технологии. №6. 2004. С. 134-137

44. Датчик влажности поверхностно-конденсационного типа / Горлов М.И., Шишкин И.А., Ануфриев Д.Л., Шишкина H.A. // XIII межд. науч.-техн. конф. "Радиолокация, навигация, связь." апрель 2007. Т. 2. С. 1489 1494.

45. Микроэлектронный датчик влажности поверхностно-конденсационного типа / Горлов М.И., Ануфриев Л.Н., Шишкин И.А., Шишкина H.A. // XII межд. науч.-техн. конф. "Радиолокация, навигация, связь." апрель 2006. Том 2. С. 1423-1429.

46. Горлов М.И., Ануфриев Д.Л., Шишкина H.A. Микроэлектронный датчик влажности // Датчики и системы 2007. № 4. С. 23 26.

47. Датчик влажности поверхностно-конденсационного типа / Горлов М.И., Ануфриев Д.Л., Коваленко П.Ю., Шишкина H.A.// Компоненты и технологии. 2007. № 1. С 18-19.

48. Русанова А.Л., Грудкин О. П. Оценка информативности испытаний на влагоустойчивость герметизированных ИС и ПП. Электронная техника. Сер. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания, 1982, вып. 4 (96), с. 61-65.

49. Горлов М.И., Золотарева H.A. Опосредованное определение содержание влаги в подкорпусном объеме интегральных схем // Тез. докл.9 межд. науч.-техн. конф. студ. и асп. "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" М.2003. т.1. С. 210-211.

50. Диоды, тиристоры, транзисторы и микросхемы широкого применения: Справочник / Бессарабов Б.Ф., Федюк В.Д. Воронеж: Воронеж, 1994. - 720 с.

51. Определение содержание влаги в подкорпусном объеме ИС / Горлов М.И., Андреев A.B., Ануфриев Л.Н., Золотарева H.A.// Мат. XV науч.-техн. конф. "Датчик-2003". Май 2003. С. 300-301.

52. ОСТ 11 073.013-83. Микросхемы интегральные. Методы испытаний. Часть 6. Определение конструктивно-технологических запасов (граничные испытания).

53. Горлов М.И., Золотарева H.A. Опосредованное определение содержание влаги в подкорпусном объеме интегральных схем // Тез. докл. 10 межд. науч.-техн. конф. студ. и асп. "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" М.2004. т.1. С. 234

54. Горлов М.И., Строганов A.B., Шишкина H.A. Метод неразрушающего определения количества влаги в подкорпусном объеме ИС // Мат. XVI науч.-техн. конф. "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления". Май 2004. С. 349.

55. Горлов М.И., Андреев A.B., Золотарева H.A. Определение содержание влаги в подкорпусном объеме ИС // Матер, докл. межд. науч.-метод. семин. "Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах". М. 2003 С. 153-155.

56. Практическое определение содержания влаги в подкорпусном объеме ИС / Горлов М.И., Андреев A.B., Рубцевич И.И., Шишкина H.A. // Матер, докл. межд. науч.-метод. семин. "Шумовые и деградационные процессы в полупроводниковых приборах". М. 2004 С. 305 308.

57. A.c. СССР № 1228052, G 01 R 31/28,1986.Способ контроля качества и надежности микросхем / И.Е. Литвинский, В.А. Прохоренко.

58. A.c. СССР № 1684755, G 01 R 31/28,1991.

59. Патент РФ № 2263369, Н 01 L 21/66, G 01 R 31/18, 2005.Способ не-разрушающего определения содержания влаги в подкорпусном объеме интегральных схем / М.И. Горлов, A.B. Андреев, Л.П. Ануфриев, H.A. Золотарева.

60. A.c. СССР № 1083099, G 01 N 22/04,1981.

61. A.c. СССР № 1839241, G 01 R 31/28,1990.

62. A.c. СССР № 1596288, G 01 R 31/28,1988.

63. Батюк Н.Ф., Милясевич И.В. Влияние влажности внутри корпусов интегральных схем на коррозию алюминиевой металлизации // Электронная техника. Сер. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания, 1992. Вып. 2(149) 3(150). - С. 37-38.

64. Калябина И.А. Контроль герметичности изделий электронной техники // Обзоры по электронной технике. Сер. 7. Вып. 13. С. 3-47.

65. Левина Л.Е., Хавкин Л.Н. Расчетные оценки чувствительности испытаний на герметичность замкнутых оболочек полупроводниковых приборов и микросхем // Электронная техника. Сер. 7. 1980. Вып. 1. С. 108-119.

66. Астафьев A.A. Окружающая среда и надежность радиотехнической аппаратуры. М. Л.: Госэнергоиздаг. 1989. - 232 с.

67. Горлов М.И., Шишкина H.A. Способ отбраковки интегральных схем // Сб. науч. трудов "Вестник научно-исследовательской работы студентов физико-технического факультета". Воронеж. ВГТУ. 2005. С. 42-46.

68. Патент РФ № 2217843 С 2, 7Н 01 L 21/66. Способ отбраковки интегральных схем / М.И. Горлов, Л.П. Ануфриев, Е.В. Николаева Опубл. 27.11.2003. Бюл. №33.