Clasificarea dispozitivelor semiconductoare și aplicarea lor în convertoare de energie și transmisie de informații. Carcasă dispozitiv semiconductor pentru montare la suprafață Caracteristici de montare a dispozitivelor semiconductoare și microcircuite

Acasă / Sisteme de operare

Pentru a evita deteriorarea dispozitivelor semiconductoare în timpul instalării, este necesar să vă asigurați că bornele acestora sunt staționare lângă carcasă. Pentru a face acest lucru, îndoiți cablurile la o distanță de cel puțin 3...5 mm de corp și efectuați lipirea cu lipire POS-61 la temperatură joasă la o distanță de cel puțin 5 mm de corpul dispozitivului, asigurând îndepărtarea căldurii între corpul și punctul de lipit. Dacă distanța de la punctul de lipit la corp este de 8...10 mm sau mai mult, se poate face fără radiator suplimentar (în termen de 2...3 s).

Lipirea din nou în timpul instalării și înlocuirea pieselor individuale în circuite cu dispozitive semiconductoare trebuie făcută cu alimentarea oprită, folosind un fier de lipit cu un vârf împământat. Când conectați un tranzistor la un circuit sub tensiune, trebuie să conectați mai întâi baza, apoi emițătorul și apoi colectorul. Deconectarea tranzistorului de la circuit fără a îndepărta tensiunea se realizează în ordine inversă.

Pentru a asigura funcţionare normală Dispozitivele semiconductoare la putere maximă necesită utilizarea unor radiatoare suplimentare. Ca radiatoare cu aripioare din cupru roșu sau aluminiu sunt folosite ca radiatoare, care sunt amplasate pe dispozitive. Atunci când proiectați circuite cu o gamă largă de temperatură de funcționare, trebuie luat în considerare faptul că, pe măsură ce temperatura crește, nu numai că putere admisibilă disiparea multor tipuri de dispozitive semiconductoare, dar și tensiuni admisibile și curenți de tranziții.

Operarea dispozitivelor semiconductoare trebuie efectuată numai în intervalul de temperaturi de funcționare necesare, iar umiditatea relativă trebuie să fie de până la 98% la o temperatură de 40 ° C; presiunea atmosferică - de la 6,7 10 2 la 3 10 5 Pa; vibratie cu acceleratie de pana la 7,5 g in domeniul de frecventa 10...600 Hz; impacturi repetate cu accelerație de până la 75g; accelerații liniare până la 25 g.

Creșterea sau scăderea parametrilor de mai sus afectează negativ performanța dispozitivelor semiconductoare. Astfel, o modificare a intervalului de temperatură de funcționare provoacă crăparea cristalelor semiconductoare și modificări ale caracteristicilor electrice ale dispozitivelor. În plus, sub influența temperaturilor ridicate, au loc uscarea și deformarea straturilor de protecție, eliberarea de gaze și topirea lipitului. Umiditatea ridicată favorizează coroziunea carcaselor și bornelor datorită electrolizei. Presiunea scăzută determină o scădere a tensiunii de avarie și o deteriorare a transferului de căldură. Modificările în accelerarea impacturilor și vibrațiilor duc la apariția solicitărilor mecanice și oboselii în elementele structurale, precum și deteriorări mecanice (până la separarea cablurilor), etc.

Pentru a proteja împotriva efectelor vibrațiilor și accelerației, structura cu dispozitive semiconductoare trebuie să aibă absorbție de șoc, iar pentru a îmbunătăți rezistența la umiditate trebuie acoperită cu un lac de protecție.

Asamblarea și etanșarea microcircuitelor și dispozitivelor semiconductoare includ 3 operațiuni principale: atașarea cristalului la baza pachetului, conectarea cablurilor și protejarea cristalului de mediul extern. Stabilitatea parametrilor electrici și fiabilitatea produsului final depind de calitatea operațiunilor de asamblare. În plus, alegerea metodei de asamblare afectează costul total al produsului.

Atașarea cristalului la baza carcasei

Principalele cerințe la atașarea unui cristal semiconductor la baza pachetului sunt fiabilitatea ridicată a conexiunii, rezistența mecanică și, în unele cazuri, un nivel ridicat de transfer de căldură de la cristal la substrat. Operația de conectare se realizează prin lipire sau lipire.

Adezivii pentru montarea cristalelor pot fi împărțiți în două categorii: conductivi electric și dielectric. Adezivii constau dintr-un liant adeziv și un material de umplutură. Pentru a asigura conductivitatea electrică și termică, argintul este adăugat de obicei la adeziv sub formă de pulbere sau fulgi. Pentru a crea adezivi dielectrici conducători de căldură, pulberile de sticlă sau ceramică sunt folosite ca umplutură.

Lipirea se realizează folosind lipituri din sticlă conductivă sau metal.

Lipiturile de sticlă sunt materiale compuse din oxizi metalici. Au o aderență bună la o gamă largă de ceramică, oxizi, materiale semiconductoare, metale și se caracterizează printr-o rezistență ridicată la coroziune.

Lipirea cu lipituri metalice se realizează folosind mostre de lipit sau plăcuțe de o formă și dimensiune (preforme) date, plasate între cristal și substrat. În producția de masă, pasta de lipit specializată este utilizată pentru montarea cristalelor.

Cabluri de conectare

Procesul de conectare a cablurilor cristalului la baza pachetului se realizează folosind sârmă, bandă sau cabluri rigide sub formă de bile sau grinzi.

Instalarea firului se realizează prin termocompresie, contact electric sau sudare cu ultrasunete folosind sârmă/benzi de aur, aluminiu sau cupru.

Instalarea fără fir se realizează folosind tehnologia „cristal inversat” (Flip-Chip). Pe cip se formează contacte dure sub formă de grinzi sau bile de lipit în timpul procesului de metalizare.

Înainte de aplicarea lipirii, suprafața cristalului este pasivată. După litografie și gravare, plăcuțele de contact ale cristalului sunt în plus metalizate. Această operațiune este efectuată pentru a crea un strat de barieră, pentru a preveni oxidarea și pentru a îmbunătăți umecbilitatea și aderența. După aceasta, se formează concluzii.

Grinzile sau bilele de lipit sunt formate prin depunere electrolitică sau în vid, umplere cu microsfere gata făcute sau prin serigrafie. Cristalul cu plumburile formate este răsturnat și montat pe substrat.

Protejarea cristalului de influențele mediului

Caracteristicile unui dispozitiv semiconductor sunt în mare măsură determinate de starea suprafeței sale. Mediul extern are un impact semnificativ asupra calității suprafeței și, în consecință, asupra stabilității parametrilor dispozitivului. acest efect se modifică în timpul funcționării, de aceea este foarte important să protejați suprafața dispozitivului pentru a crește fiabilitatea și durata de viață a acestuia.

Protecția cristalului semiconductor de influența mediului extern se realizează în etapa finală a asamblarii microcircuitelor și dispozitivelor semiconductoare.

Etanșarea poate fi efectuată folosind o carcasă sau într-un design cu cadru deschis.

Etanșarea carcasei se realizează prin atașarea capacului carcasei la baza sa prin lipire sau sudură. Carcasele din metal, metal-sticlă și ceramică asigură o etanșare etanșă la vid.

Capacul, in functie de tipul carcasei, poate fi lipit cu lipituri de sticla, lipituri metalice sau lipite cu lipici. Fiecare dintre aceste materiale are propriile sale avantaje și este selectat în funcție de sarcinile care se rezolvă.

Pentru protecția neambalată a cristalelor semiconductoare de influențe externe, se folosesc materiale plastice și compuși speciali de turnare, care pot fi moi sau duri după polimerizare, în funcție de sarcinile și materialele utilizate.

Industria modernă oferă două opțiuni pentru umplerea cristalelor cu compuși lichizi:

Umplere cu compus de vâscozitate medie (glob-top, Blob-top)
Crearea unui cadru dintr-un compus cu vâscozitate ridicată și umplerea cristalului cu un compus cu vâscozitate scăzută (Dam-and-Fill).

Principalul avantaj al compușilor lichizi față de alte metode de etanșare cu cristale este flexibilitatea sistemului de dozare, care permite utilizarea acelorași materiale și echipamente pentru diverse tipuriși dimensiunile cristalelor.

Adezivii polimerici se disting prin tipul de liant și tipul de material de umplutură.

Material de legare

Polimerii organici utilizați ca adezivi pot fi împărțiți în două categorii principale: termorigide și termoplastice. Toate sunt materiale organice, dar

diferă semnificativ în proprietățile chimice și fizice.

În termorezistente, atunci când sunt încălzite, lanțurile polimerice sunt reticulate ireversibil într-o structură de rețea tridimensională rigidă. Legăturile care apar în acest caz fac posibilă obținerea unei capacități adezive ridicate a materialului, dar, în același timp, întreținerea este limitată.

Polimerii termoplastici nu se întăresc. Ele păstrează capacitatea de a se înmuia și de a se topi atunci când sunt încălzite, creând legături elastice puternice. Această proprietate permite ca materialele termoplastice să fie utilizate în aplicații în care este necesară întreținerea. Capacitatea de aderență a materialelor plastice termoplastice este mai mică decât cea a termorezistentei, dar în majoritatea cazurilor este destul de suficientă.

Al treilea tip de liant este un amestec de materiale termoplastice și termorigide, care se combină

avantajele a două tipuri de materiale. Compoziția lor polimerică este o rețea interpenetrantă de structuri termoplastice și termoplastice, ceea ce le permite să fie utilizate pentru a crea îmbinări reparabile de înaltă rezistență la temperaturi relativ scăzute (150 o C - 200 o C).

Fiecare sistem are propriile sale avantaje și dezavantaje. Una dintre limitările utilizării pastelor termoplastice este îndepărtarea lentă a solventului în timpul procesului de refluxare. Anterior, îmbinarea componentelor folosind materiale termoplastice necesita un proces de aplicare a unei paste (menținerea planeității), uscare pentru a îndepărta solventul și apoi montarea cipului pe substrat. Acest proces a eliminat formarea de goluri în materialul adeziv, dar a crescut costul și a îngreunat utilizarea acestei tehnologii în producția de masă.

Pastele termoplastice moderne au capacitatea de a evapora solventul foarte rapid. Această proprietate le permite să fie aplicate prin dozare folosind echipamente standard, iar cristalul să fie instalat pe pasta care nu s-a uscat încă. Aceasta este urmată de o etapă rapidă de încălzire la temperatură joasă, în timpul căreia solventul este îndepărtat și se creează legături adezive după refluxare.

De multă vreme, au existat dificultăți în crearea adezivilor foarte conductivi termic pe bază de materiale termoplastice și termorigide. Acești polimeri nu au permis creșterea conținutului de umplutură termoconductoare în pastă, deoarece o bună aderență a necesitat un nivel ridicat de liant (60-75%). Pentru comparație: în materialele anorganice proporția de liant ar putea fi redusă la 15-20%. Adezivii polimerici moderni (Diemat DM4130, DM4030, DM6030) nu au acest dezavantaj, iar conținutul de material de umplutură termoconductiv ajunge la 80-90%.

Umplere

Tipul, forma, dimensiunea și cantitatea de umplutură joacă un rol major în crearea unui adeziv conductiv termic și electric. Argintul (Ag) este folosit ca umplutură ca material rezistent chimic cu cel mai mare coeficient de conductivitate termică. Pastele moderne conțin

argint sub formă de pulbere (microsfere) și fulgi (solzi). Compoziția exactă, cantitatea și dimensiunea particulelor sunt selectate experimental de fiecare producător și determină în mare măsură proprietățile termice, conductive electric și adezive ale materialelor. În aplicațiile în care este necesar un dielectric cu proprietăți conductoare de căldură, pulberea ceramică este utilizată ca umplutură.

Atunci când alegeți un adeziv conductiv electric, luați în considerare următorii factori:

Conductivitatea termică și electrică a lipiciului sau lipiturii utilizate
Temperaturi admisibile de instalare tehnologică
Temperaturile operațiunilor tehnologice ulterioare
Rezistența mecanică a conexiunii
Automatizarea procesului de instalare
Mentenabilitatea
Costul operațiunii de instalare

În plus, atunci când alegeți un adeziv pentru instalare, trebuie să acordați atenție modulului elastic al polimerului, aria și diferența de coeficient de dilatare termică a componentelor conectate, precum și grosimea cusăturii adezive. Cu cât este mai mic modulul de elasticitate (cu atât materialul este mai moale), cu atât suprafețele componentelor sunt mai mari și cu atât este mai mare diferența de CTE a componentelor care sunt conectate și cu atât cusătura adezivă este mai subțire. Un modul de elasticitate ridicat limitează grosimea minimă a îmbinării adezive și dimensiunile componentelor care trebuie conectate datorită posibilității unor solicitări termomecanice mari.

Atunci când decideți cu privire la utilizarea adezivilor polimerici, este necesar să se țină cont de unele caracteristici tehnologice ale acestor materiale și ale componentelor care sunt conectate, și anume:

lungimea matriței (sau a componentei). determină sarcina asupra îmbinării adezive după răcirea sistemului. În timpul lipirii, cristalul și substratul se extind în conformitate cu CTE-ul lor. Pentru cristale dimensiune mare trebuie utilizați adezivi moi (modul scăzut) sau materiale de cip/substrat potrivite CTE. Dacă diferența CTE este prea mare pentru o anumită dimensiune a cipului, legătura poate fi ruptă, provocând delaminarea cipului de pe substrat. Pentru fiecare tip de pastă, producătorul, de regulă, oferă recomandări cu privire la dimensiunile maxime ale cristalului pentru anumite valori ale diferenței CTE cristal/substrat;

lățimea matriței (sau componentele care trebuie conectate) determină distanța pe care o parcurge solventul conținut în adeziv înainte de a părăsi linia de adeziv. Prin urmare, dimensiunea cristalului trebuie luată în considerare și pentru îndepărtarea corectă a solventului;

metalizarea cristalului și a substratului (sau a componentelor care trebuie conectate) nu este necesar. De obicei, adezivii polimerici au o aderență bună la multe suprafețe nemetalizate. Suprafețele trebuie curățate de contaminanți organici;

grosimea cusăturii adezive. Pentru toți adezivii care conțin un material de umplutură conductiv termic, există o grosime minimă de îmbinare a adezivului dx (vezi figura). O îmbinare prea subțire nu va avea suficient agent de lipire pentru a acoperi tot materialul de umplutură și pentru a forma legături pe suprafețele care se îmbină. În plus, pentru materialele cu un modul elastic ridicat, grosimea cusăturii poate fi limitată de CTE diferite pentru materialele care se îmbină. În mod obișnuit, pentru adezivii cu modul elastic scăzut, grosimea minimă recomandată a cusăturii este de 20-50 µm, pentru adezivii cu modul elastic ridicat de 50-100 µm;

durata de viață a adezivului înainte de instalarea componentei. După aplicarea adezivului, solventul din pastă începe să se evapore treptat. Dacă adezivul se usucă, materialele care se îmbină nu vor fi umezite sau lipite. Pentru componentele mici, unde raportul dintre suprafața și volumul de adeziv aplicat este mare, solventul se evaporă rapid și timpul de după aplicare înainte de instalarea componentei trebuie redus la minimum. De regulă, durata de viață înainte de instalarea componentelor pentru diferiți adezivi variază de la zeci de minute la câteva ore;

durata de viață înainte de întărirea termică a adezivului se numără din momentul instalării componentei până la introducerea întregului sistem în cuptor. Cu o întârziere lungă, poate apărea delaminarea și răspândirea adezivului, ceea ce afectează negativ aderența și conductibilitatea termică a materialului. Cu cât dimensiunea componentei și cantitatea de adeziv aplicată sunt mai mici, cu atât se poate usca mai repede. Durata de viață înainte de întărirea termică a adezivului poate varia de la zeci de minute la câteva ore.

Selecție de sârmă, benzi

Fiabilitatea unei conexiuni fir/bandă depinde în mare măsură de alegerea corectă a firului/bandă. Principalii factori care determină condițiile de utilizare a unui anumit tip de sârmă sunt:

Tip de locuință. Carcasele sigilate folosesc numai sârmă de aluminiu sau cupru, deoarece aurul și aluminiul formează compuși intermetalici fragili la temperaturi ridicate de etanșare. Cu toate acestea, pentru carcasele nesigilate, se folosește numai sârmă/bandă de aur deoarece acest tip carcasa nu asigură o izolație completă de umiditate, ceea ce duce la coroziunea firului de aluminiu și cupru.

Dimensiuni fir/panglică(diametru, lățime, grosime) conductoare mai subțiri sunt necesare pentru circuitele cu plăcuțe mici. Pe de altă parte, cu cât curentul care trece prin conexiune este mai mare, cu atât trebuie asigurată secțiunea transversală a conductorilor mai mare.

Rezistență la tracțiune. Sârma/benzile sunt supuse unor solicitări mecanice externe în etapele ulterioare și în timpul utilizării, astfel încât cu cât rezistența la tracțiune este mai mare, cu atât mai bine.

Elongaţie. O caracteristică importantă atunci când alegeți sârmă. Valorile prea mari de alungire fac dificilă controlul formării buclei atunci când se creează o conexiune prin cablu.

Alegerea unei metode de protecție a cristalelor

Sigilarea microcircuitelor poate fi realizată folosind o carcasă sau într-un design cu cadru deschis.

Atunci când alegeți tehnologia și materialele care vor fi utilizate în etapa de etanșare, trebuie luați în considerare următorii factori:

Nivelul necesar de etanșeitate a carcasei
Temperaturi de etanșare tehnologice admise
Temperaturi de funcționare a cipului
Prezența metalizării suprafețelor conectate
Posibilitate de utilizare a fluxului și a atmosferei speciale de instalare
Automatizarea procesului de etanșare
Costul operațiunii de etanșare

Articolul oferă o privire de ansamblu asupra tehnologiilor și materialelor utilizate pentru a forma cabluri de pin pe placile semiconductoare în producția de microcircuite.

Instalarea electrică a componentelor radio trebuie să asigure funcționarea fiabilă a echipamentelor, instrumentelor și sistemelor în condițiile influențelor mecanice și climatice specificate în specificațiile tehnice pt. acest tip REA. Prin urmare, la instalarea componentelor radio de dispozitive semiconductoare (SD), circuite integrate (IC) pe plăci de circuite imprimate sau pe șasiu echipament, trebuie îndeplinite următoarele condiții:

contact fiabil al carcasei PCB puternice cu radiatorul sau șasiul;
convecția aerului necesară în apropierea radiatoarelor și a elementelor care emit număr mare căldură;
îndepărtarea elementelor semiconductoare din elementele de circuit care emit o cantitate semnificativă de căldură în timpul funcționării;
protecția instalațiilor situate în apropierea elementelor detașabile de deteriorarea mecanică în timpul funcționării;
în procesul de pregătire și realizare a instalației electrice de PP și IC, influențele mecanice și climatice asupra acestora nu trebuie să depășească valorile specificate în specificațiile tehnice;
La îndreptarea, formarea și tăierea cablurilor PP și IC, zona de cablu din apropierea carcasei trebuie asigurată astfel încât să nu apară forțe de îndoire sau de tracțiune în conductor. Echipamentele și dispozitivele pentru formarea cablurilor trebuie să fie împământate;
distanța de la corpul PCB sau IC până la începutul îndoirii cablului trebuie să fie de cel puțin 2 mm, iar raza de îndoire pentru un diametru al cablului de până la 0,5 mm trebuie să fie de cel puțin 0,5 mm, cu un diametru de 0,6-1. mm - cel puțin 1 mm, cu un diametru peste 1 mm - cel puțin 1,5 mm.

În timpul instalării, transportului și depozitării PCB-urilor și circuitelor integrate (în special dispozitivele semiconductoare cu microunde), este necesar să se asigure protecția acestora împotriva efectelor electricității statice. Pentru a face acest lucru, toate echipamentele de instalare, instrumentele, echipamentele de control și măsurare sunt împământate în mod fiabil. Pentru a elimina electricitate statică din corpul unui electrician, folosiți brățări de împământare și îmbrăcăminte specială.

Pentru a elimina căldura, secțiunea de ieșire dintre corpul PCB (sau IC) și punctul de lipit este prinsă cu pensete speciale (radiator de căldură). Dacă temperatura de lipire nu depășește 533 K ± 5 K (270 °C), iar timpul de lipire nu depășește 3 s, lipirea cablurilor PP (sau IC) se efectuează fără radiator sau lipire în grup ( lipire pe val, imersie în lipire topită etc.) .

Curățarea plăcilor de circuite imprimate (sau a panourilor) de reziduurile de flux după lipire se efectuează cu solvenți care nu afectează marcajele și materialul carcaselor PCB (sau IC).

Când instalați circuite integrate cu cabluri radiale rigide în găurile metalizate ale unei plăci de circuit imprimat, partea proeminentă a cablurilor deasupra suprafeței plăcii la punctele de lipit ar trebui să fie de 0,5-1,5 mm. Instalarea circuitului integrat în acest fel se realizează după tăierea cablurilor (Fig. 55). Pentru a facilita demontarea, se recomandă instalarea circuitelor integrate pe plăci de circuite imprimate cu spații între carcasele lor.

Orez. 55. Formarea cablurilor IC radiale rigide:
1 - cabluri turnate, 2 - cabluri înainte de turnare

Circuitele integrate în pachete cu cabluri plane moi sunt instalate pe plăcuțele de bord fără găuri de montare. În acest caz, locația lor pe placă este determinată de forma plăcuțelor de contact (Fig. 56).

Orez. 56. Instalarea circuitelor integrate cu cabluri plate (plane) pe o placă de circuit imprimat:
1 - pad de contact cu cheie, 2 - carcasă, 3 - placă, 4 - ieșire

Exemple de circuite integrate de turnare cu cabluri plane sunt prezentate în Fig. 57.

Orez. 57. Formarea de cabluri IC plate (plane) atunci când sunt instalate pe o placă fără un spațiu (i), cu un spațiu (b)

Instalarea și fixarea PP și IC, precum și componentele radio montate pe plăci de circuite imprimate trebuie să ofere acces la acestea și posibilitatea de a le înlocui. Pentru a răci circuitele integrate, acestea trebuie așezate plăci de circuite imprimateținând cont de mișcarea fluxului de aer de-a lungul corpului lor.

Pentru instalarea electrică a PCB-urilor și a componentelor radio de dimensiuni mici, acestea sunt instalate mai întâi pe fitinguri de montare (petale, știfturi etc.) iar bornele sunt fixate mecanic de acesta. Pentru lipirea conexiunii de câmp, se folosește flux fără acid, ale cărui reziduuri sunt îndepărtate după lipire.

Componentele radio sunt atașate la fitingurile de montaj fie mecanic pe terminalele proprii, fie suplimentar cu o clemă, suport, suport, umplutură cu compus, mastic, lipici etc. În acest caz, componentele radio sunt fixate astfel încât să nu se miște din cauza vibraţiilor şi şocurilor (tremurături). Tipurile recomandate de fixare a componentelor radio (rezistoare, condensatoare, diode, tranzistoare) sunt prezentate în Fig. 58.

Orez. 58. Instalarea componentelor radio pe dispozitivele de montare:
a, b - rezistențe (condensatori) cu fire plate și rotunde, c - condensator ETO, d - diode D219, D220, d - diode puternice D202, f - triode MP-14, MP-16, g - triode puternice P4; 1 - corp, 2 - petale, 3 - ieșire, 4 - radiator, 5 - fire, 6 - tub izolator

Fixarea mecanică a bornelor componentelor radio la fitingurile de montare se realizează prin îndoirea sau răsucirea acestora în jurul fitingurilor și apoi sertizarea acestora. În acest caz, ruperea terminalului în timpul compresiei nu este permisă. Dacă există o gaură în stâlpul de contact sau petală, cablul componentei radio este asigurat mecanic înainte de lipire, prin trecerea lui prin orificiu și îndoirea lui pe jumătate sau o rotire completă în jurul petalei sau stâlpului, urmată de sertizare. Excesul de ieșire este îndepărtat cu freze laterale, iar punctul de atașare este sertizat cu un clește.

De regulă, metodele de instalare a componentelor radio și de fixare a terminalelor acestora sunt specificate în desenul de asamblare al produsului.

Pentru a reduce distanța dintre componenta radio și șasiu, pe carcasele sau bornele lor sunt plasate tuburi izolante, al căror diametru este egal sau puțin mai mic decât diametrul componentei radio. În acest caz, componentele radio sunt amplasate aproape una de alta sau de șasiu. Tuburile izolante amplasate pe bornele componentelor radio elimină posibilitatea scurtcircuitelor cu elementele conductoare adiacente.

Lungimea cablurilor de montare de la punctul de lipit până la corpul componentei radio este dată în specificații și, de regulă, specificată în desen: pentru componente radio discrete trebuie să fie de cel puțin 8 mm, iar pentru PCB - la minim 15 mm. Lungimea cablului de la carcasă până la cotul componentei radio este de asemenea specificată în desen: trebuie să fie de cel puțin 3 mm. Cablurile componentelor radio sunt îndoite folosind un șablon, un dispozitiv de fixare sau un instrument special. În plus, raza internă de îndoire nu trebuie să fie mai mică de două ori diametrul sau grosimea plumbului. Terminalele rigide ale componentelor radio (rezistențe PEV etc.) nu pot fi îndoite în timpul instalării.

Componentele radio selectate la configurarea sau reglarea dispozitivului trebuie lipite fără fixare mecanică pe toată lungimea cablurilor lor. După selectarea valorilor acestora și reglarea dispozitivului, componentele radio trebuie lipite la punctele de referință cu pinii fixați mecanic.

Dezvoltarea și extinderea rapidă a domeniilor de aplicare a dispozitivelor electronice se datorează îmbunătățirii bazei elementului, a cărei bază este dispozitive semiconductoare. Prin urmare, pentru a înțelege funcționarea dispozitivelor electronice, este necesar să se cunoască structura și principiul de funcționare a principalelor tipuri de dispozitive semiconductoare.

Tranzistoare

Un tranzistor este un dispozitiv semiconductor conceput pentru a amplifica, genera și converti semnale electrice, precum și pentru a comuta circuite electrice.

O caracteristică distinctivă a tranzistorului este capacitatea de a amplifica tensiunea și curentul - tensiunile și curenții care acționează la intrarea tranzistorului duc la apariția unor tensiuni și curenți semnificativ mai mari la ieșirea acestuia.

Odată cu răspândirea electronicii digitale și a circuitelor de impulsuri, principala proprietate a unui tranzistor este capacitatea sa de a fi în stări deschise și închise sub influența unui semnal de control.

Tranzistorul și-a primit numele de la prescurtarea a două cuvinte în limba engleză tran(sfer) (re)sistor - controled resistor. Acest nume nu este întâmplător, deoarece sub influența tensiunii de intrare aplicată tranzistorului, rezistența dintre bornele sale de ieșire poate fi ajustată într-un interval foarte larg.

Tranzistorul vă permite să reglați curentul din circuit de la zero la valoarea maximă.

Clasificarea tranzistorilor:

Pe baza principiului de funcționare: câmp (unipolar), bipolar, combinat.

În funcție de valoarea de disipare a puterii: scăzută, medie și ridicată.

În funcție de valoarea frecvenței limită: frecvență joasă, medie, înaltă și ultra-înaltă.

În funcție de tensiunea de funcționare: joasă și înaltă tensiune.

După scop funcțional: universal, amplificator, cheie etc.

Prin design: design fără cadru și în carcasă, cu cabluri rigide și flexibile.

În funcție de funcțiile îndeplinite, tranzistoarele pot funcționa în trei moduri:

1) Mod activ - folosit pentru amplificarea semnalelor electrice în dispozitivele analogice. Rezistența tranzistorului se schimbă de la zero la valoarea maximă - se spune că tranzistorul „se deschide ușor” sau „se închide ușor”.

2) Modul de saturație - rezistența tranzistorului tinde spre zero. În acest caz, tranzistorul este echivalent cu un contact de releu închis.

3) Modul Cut-off - tranzistorul este închis și are o rezistență mare, adică este echivalent cu un contact releu deschis.

Modurile de saturație și tăiere sunt utilizate în circuitele digitale, de impuls și de comutare.

Tranzistor bipolar este un dispozitiv semiconductor cu două joncțiuni p-n și trei terminale care asigură amplificarea de putere a semnalelor electrice.

În tranzistoarele bipolare, curentul este cauzat de mișcarea purtătorilor de sarcină de două tipuri: electroni și găuri, ceea ce determină numele acestora.

Pe diagrame, tranzistorii pot fi reprezentați atât într-un cerc, cât și fără el (Fig. 3). Săgeata indică direcția fluxului de curent în tranzistor.

Figura 3 - Simboluri grafice n-p-n tranzistoare(a) și p-n-p (b)

Baza tranzistorului este o placă semiconductoare, în care sunt formate trei secțiuni cu tipuri alternative de conductivitate - electronică și orificiu. În funcție de alternanța straturilor, se disting două tipuri de structură a tranzistorului: n-p-n (Fig. 3, a) și p-n-p (Fig. 3, b).

Emițător (E) - un strat care este o sursă de purtători de sarcină (electroni sau găuri) și creează un curent de dispozitiv;

Colector (K) – un strat care primește purtători de sarcină proveniți de la emițător;

Baza (B) - stratul de mijloc care controlează curentul tranzistorului.

Când un tranzistor este conectat la un circuit electric, unul dintre electrozii săi este intrarea (sursa semnalului alternativ de intrare este pornită), celălalt este ieșirea (sarcina este pornită), iar al treilea electrod este comun cu în ceea ce privește intrarea și ieșirea. În cele mai multe cazuri, se utilizează un circuit emițător comun (Figura 4). O tensiune de cel mult 1 V este furnizată la bază și mai mult de 1 V la colector, de exemplu +5 V, +12 V, +24 V etc.

Figura 4 – Circuite de conectare pentru un tranzistor bipolar cu un emițător comun

Curentul colectorului apare numai atunci când curge curentul de bază Ib (determinat de Ube). Cu cât mai mult Ib, cu atât mai mult Ik. Ib este măsurat în unități de mA, iar curentul colectorului este măsurat în zeci și sute de mA, adică. IbIk. Prin urmare, atunci când un semnal alternativ de amplitudine mică este furnizat bazei, Ib mic se va schimba, iar Ik mare se va schimba proporțional cu acesta. Când o rezistență de sarcină este conectată la circuitul colector, pe acesta va fi emis un semnal, repetând forma intrării, dar cu o amplitudine mai mare, adică. semnal amplificat.

La numărul extrem de parametrii acceptabili tranzistoarele includ în primul rând: puterea maximă admisă disipată la colector Pk.max, tensiunea dintre colector și emițător Uke.max, curentul colectorului Ik.max.

Pentru a crește parametrii maximi, sunt produse ansambluri de tranzistori, care pot număra până la câteva sute de tranzistori conectați în paralel, închise într-o singură carcasă.

Tranzistoarele bipolare sunt acum din ce în ce mai puțin utilizate, în special în tehnologia de comutare a puterii. Le este luat locul Tranzistoare cu efect de câmp MOSFET și tranzistoare IGBT combinate, care au avantaje neîndoielnice în acest domeniu al electronicii.

În tranzistoarele cu efect de câmp, curentul este determinat de mișcarea purtătorilor de un singur semn (electroni sau găuri). Spre deosebire de cele bipolare, curentul tranzistorului este controlat de un câmp electric, care modifică secțiunea transversală a canalului conductor.

Deoarece nu există un flux de curent în circuitul de intrare, consumul de energie din acest circuit este practic zero, ceea ce este, fără îndoială, un avantaj al tranzistorului cu efect de câmp.

Din punct de vedere structural, tranzistorul este format dintr-un canal conductor de tip n sau p, la capetele căruia se află zone: o sursă care emite purtători de sarcină și un dren care primește purtători de sarcină. Electrodul care servește la reglarea secțiunii transversale a canalului se numește poartă.

Tranzistor cu efect de câmp este un dispozitiv semiconductor care reglează curentul într-un circuit prin modificarea secțiunii transversale a canalului conductor.

Există tranzistoare cu efect de câmp cu o poartă de intrare forma p-n tranziție și cu o poartă izolată.

Tranzistoarele cu efect de câmp cu o poartă izolată au un strat izolator de dielectric între canalul semiconductor și poarta metalică - tranzistoare MOS (metal - dielectric - semiconductor), un caz special - oxid de siliciu - tranzistoare MOS.

Un tranzistor MOS cu un canal încorporat are o conductivitate inițială, care în absența unui semnal de intrare (Uzi = 0) este aproximativ jumătate din maxim. La tranzistoarele MOS cu canal indus, la tensiunea Uzi = 0, nu există curent de ieșire, Ic = 0, deoarece inițial nu există un canal conductor.

Tranzistoarele MOS cu canal indus sunt denumite și tranzistoare MOSFET. Ele sunt utilizate în principal ca elemente cheie, de exemplu în comutarea surselor de alimentare.

Elementele cheie ale tranzistoarelor MOS au o serie de avantaje: circuitul de semnal nu este conectat galvanic la sursa de control, circuitul de control nu consumă curent și au conductivitate bidirecțională. Tranzistoare cu efect de câmp, spre deosebire de cele bipolare, nu se tem de supraîncălzire.

Citiți mai multe despre tranzistori aici:

tiristoare

Un tiristor este un dispozitiv semiconductor care funcționează în două stări stabile - conductivitate scăzută (tiristorul închis) și conductivitate ridicată (tiristorul deschis). Din punct de vedere structural, tiristorul are trei sau mai multe joncțiuni p-n și trei ieșiri.

În plus față de anod și catod, designul tiristorului oferă un al treilea terminal (electrod), care se numește terminal de control.

Tiristorul este proiectat pentru comutarea fără contact (pornire și oprire) a circuitelor electrice. Ele se caracterizează prin viteză mare și capacitatea de a comuta curenți de magnitudine foarte semnificativă (până la 1000 A). Acestea sunt treptat înlocuite de tranzistori de comutare.

Figura 5 - Denumirea grafică convențională a tiristoarelor

Dinistori (cu doi electrozi)- ca si diodele redresoare conventionale, au un anod si un catod. Cu o creștere a tensiunii directe la o anumită valoare Ua = Uon, dinistorul se deschide.

Tiristoare (tiristoare - cu trei electrozi)- au un electrod de control suplimentar; Uon este modificat de curentul de control care trece prin electrodul de control.

Pentru a transfera tiristorul în starea închis, este necesar să se aplice o tensiune inversă (- la anod, + la catod) sau să se reducă curentul direct sub o valoare numită curent de menținere Ihold.

Tiristor blocabil– poate fi comutat în starea închis prin aplicarea unui impuls de control de polaritate inversă.

Tiristoare: principiu de funcționare, design, tipuri și metode de includere

Triacuri (tiristoare simetrice)- conduc curentul în ambele sensuri.

Tiristoarele sunt folosite ca întrerupătoare fără contact și redresoare controlate în dispozitive de automatizare și convertoare de curent electric. În circuitele de curent alternativ și pulsat, puteți modifica timpul de deschidere al tiristorului și, prin urmare, timpul în care curentul trece prin sarcină. Acest lucru vă permite să reglați puterea furnizată încărcăturii.

Utilizare: în domeniul fabricării de dispozitive semiconductoare prin lipire fără flux în aer fără utilizarea unor medii de protecție, poate fi utilizat în asamblarea diodelor Schottky și a tranzistoarelor bipolare prin lipirea cristalelor semiconductoare la carcase cu lipituri pe bază de plumb. Esența invenției: o metodă de asamblare a dispozitivelor semiconductoare este aceea că pe baza carcasei este plasat un filtru și un element de aliere, pe care sunt plasate o probă de lipit și un cristal, iar caseta cu dispozitivele asamblate este încărcată în un cuptor cu hidrogen transportor la o temperatură de lipire de 370°C. Ceea ce este nou în metodă este că cristalele semiconductoare cu lipire pe partea colectorului sunt fixate într-o poziție inversată în celulele unei ventuze cu vid și combinate cu plăcuțele de contact ale carcaselor dispozitivului, iar încălzirea la temperatura de lipire se realizează în aer. cu un impuls de curent prin electrozi în formă de V, care sunt fixați rigid în suport, conectați electric în serie între ei și amplasați diferențial deasupra fiecărui cristal, iar în momentul topirii lipirii, o ventuză cu vid cu cristale este expusă vibrațiilor ultrasonice într-o direcție paralelă cu cusătura de lipit, în timp ce presiunea asupra fiecărui cristal este exercitată de masa corpului dispozitivului și a suportului cu electrozi. Rezultatul tehnic al invenției este de a crește fiabilitatea dispozitivelor semiconductoare prin reducerea temperaturii de încălzire la lipirea suprafeței unui cristal cu structuri, îmbunătățirea umezirii suprafețelor îmbinate cu lipire și creșterea productivității operațiunilor de asamblare datorită lipirii în grup a cristale la pachete. 2 bolnavi.

Invenția se referă la fabricarea de dispozitive semiconductoare prin lipire fără flux în aer fără utilizarea unor medii de protecție. Poate fi folosit la asamblarea diodelor Schottky și a tranzistoarelor bipolare prin lipirea cipurilor semiconductoare la pachete cu lipituri pe bază de plumb. Sunt diverse moduri lipirea cristalelor semiconductoare pe corp. Există o metodă cunoscută de asamblare a tranzistoarelor de mare putere folosind metoda casetei, în care piciorul tranzistorului este plasat pe ghidaje în casetă și o probă de lipire este plasată între cristal și corp, în timp ce se efectuează lipirea. într-un cuptor transportor cu un mediu reducător fără utilizarea fluxurilor. Caseta asigură orientarea precisă a cristalului în raport cu piciorul dispozitivului și previne deplasarea acestuia în timpul procesului de lipire. Dezavantajul acestei metode cunoscute este complexitatea relativ mare a fabricării dispozitivelor semiconductoare. În plus, prezența peliculelor de oxid pe suprafețele care se îmbină afectează umezirea și fluxul capilar al lipirii în golul îmbinării. Există o metodă cunoscută pentru lipirea dispozitivelor cu microbenzi cu lipituri la temperatură joasă fără utilizarea fluxurilor, în care suprafețele lipite sunt pre-acoperite cu metale sau aliaje cu un punct de topire apropiat de punctul de topire al lipitului, dar mai mare decât acesta. , iar în momentul în care lipirea se topește, la una dintre părțile lipite se transmit vibrații de joasă frecvență. Principalul dezavantaj al acestei metode este productivitatea scăzută a acestei operațiuni de asamblare, deoarece lipirea se realizează discret. Cea mai apropiată de metoda revendicată în esență tehnică este metoda de asamblare a dispozitivelor semiconductoare, care constă în amplasarea unui element de filtru și de aliere pe baza carcasei, pe care se așează apoi o probă de lipit și un cristal. Dezavantajul acestei metode este intensitatea mare de muncă a operațiunilor de asamblare și procentul scăzut de dispozitive utilizabile. In plus, această metodă nu asigură orientarea și fixarea preliminară a cristalului față de corp, drept urmare rotația și deplasarea cristalului este posibilă chiar înainte de începerea procesului de lipire. Mai mult, la lipire este necesar temperatură ridicată încălzire, care impune anumite solicitări asupra cristalului. De remarcat în mod deosebit este prezența golurilor nesudate în cusătura lipită, care contribuie la creșterea rezistenței termice și electrice a contactului cristalului semiconductor cu carcasa. Prin urmare, această metodă de asamblare a dispozitivelor semiconductoare este cu eficiență scăzută (sau ineficientă), mai ales atunci când lipiți cristale semiconductoare la pachetele de produse electronice de putere. Problema pe care o urmărește soluția propusă este creșterea fiabilității dispozitivelor semiconductoare prin reducerea temperaturii de încălzire la lipirea suprafeței cristalului cu structuri, îmbunătățirea umezelii suprafețelor de îmbinat cu lipire și creșterea productivității operațiilor de asamblare. datorită lipirii în grup a cristalelor la pachete. Această sarcină este realizată prin faptul că în metoda de asamblare a dispozitivelor semiconductoare, care constă în plasarea unui filtru și a unui element de aliere pe baza carcasei, pe care se așează o probă de lipire și un cristal, și caseta cu asamblarea dispozitivele sunt încărcate într-un cuptor cu hidrogen transportor la o temperatură de lipire de 370 o C, pentru a crește fiabilitatea dispozitivelor semiconductoare prin reducerea temperaturii de încălzire la lipirea suprafeței cristalelor cu structuri, îmbunătățirea umezirii suprafețelor îmbinate cu lipire și creșterea productivitatea operațiunilor de asamblare datorită lipirii în grup a cristalelor la carcase, cristalele semiconductoare cu lipire pe partea colectorului sunt fixate în poziție inversată în ventuza cu vid al celulelor și combinate cu plăcuțele de contact ale carcasei, iar încălzirea la temperatura de lipire este efectuată în aer printr-un impuls de curent prin electrozi în formă de V, care sunt fixați rigid în suport, conectați electric în serie între ei și amplasați diferențial deasupra fiecărui cristal, iar în momentul topirii lipirii, aspirați ventuza cu cristale. este expus la vibrații ultrasonice într-o direcție paralelă cu cusătura de lipit, în timp ce presiunea asupra fiecărui cristal este exercitată de masa corpului dispozitivului și a suportului cu electrozi. O analiză comparabilă cu prototipul arată că metoda propusă diferă de cea cunoscută prin aceea că, pentru a crește fiabilitatea dispozitivelor semiconductoare prin reducerea temperaturii de încălzire la lipirea suprafeței cristalului cu structuri, îmbunătățind umezirea suprafețelor fiind legate de lipire și creșterea productivității operațiunilor de asamblare datorită lipirii în grup a cristalelor la pachete cristale semiconductoare cu lipire pe partea colectorului sunt fixate într-o poziție inversată în celulele unei ventuze cu vid și combinate cu plăcuțele de contact ale carcaselor; iar încălzirea până la temperatura de lipire este efectuată în aer printr-un impuls de curent prin electrozi în formă de V, care sunt fixați rigid în suport și conectați electric în serie între ei și sunt amplasați diferențial deasupra fiecărui cristal și în momentul topirii lipirii. , o ventuză cu vid cu cristale este expusă vibrațiilor ultrasonice într-o direcție paralelă cu cusătura lipită, în timp ce presiunea asupra fiecărui cristal este exercitată de masa corpului dispozitivului și a suportului cu electrozi. Astfel, metoda propusă pentru asamblarea dispozitivelor semiconductoare îndeplinește criteriul de „noutate”. Compararea metodei propuse cu alte metode cunoscute din stadiul tehnicii, de asemenea, nu ne-a permis să identificăm în ele caracteristicile revendicate în partea distinctivă a formulei. Esenţa invenţiei este ilustrată prin desene, care ilustrează schematic: FIG. 1 - schema de asamblare și lipire a cristalelor semiconductoare la carcase, vedere laterală; în fig. 2 - fragment de asamblare și lipire a unui cristal pe carcasă, vedere laterală. Metoda de asamblare a dispozitivelor semiconductoare (Fig. 1 și 2) este implementată conform unui circuit care conține o bază 1 conectată la o pompă de vid. La bază este fixată o ventuză cu vid 2, în celulele căreia sunt fixate cristale semiconductoare 3 cu lipit 4 cu suprafața colectorului în sus pe suprafața lipită. Carcasele dispozitivului 5 sunt plasate pe cristale. Electrozii 6 în formă de V sunt fixați rigid în suportul 7, conectați electric în serie între ele și amplasați diferențial deasupra fiecărui cristal. Pentru a încălzi uniform întreaga zonă a cristalului în timpul lipirii, dimensiunile zonei de lucru a electrodului ar trebui să fie cu 0,6-1,0 mm mai mari decât fiecare parte a cristalului. Încălzirea corpului, a cristalului și a lipirii la temperatura de lipire se realizează datorită căldurii generate de platforma de lucru a electrodului în formă de V atunci când un impuls de curent trece prin acesta. Pentru a distruge peliculele de oxid și a activa suprafețele conectate ale cristalului și ale carcasei în momentul topirii lipitului, cristalele 3, printr-o ventuză cu vid 2 și baza 1, sunt expuse la vibrații ultrasonice în direcția paralelă cu cusătură de lipire de la concentratorul ultrasonic 8. Presiunea asupra fiecărui cristal este exercitată de masa carcasei și a suportului cu electrozi . Un exemplu de asamblare a dispozitivelor semiconductoare este ansamblul diodelor Schottky. Pe suprafața colectorului cristalului semiconductor ca parte a plachetei tehnologie cunoscută se aplică secvenţial următoarele filme: aluminiu - 0,2 microni, titan - 0,2-0,4 microni, nichel - 0,4 microni, iar pentru lipire - lipire, de exemplu PSr2,5, 40-60 microni grosime. Placa semiconductoare este apoi împărțită în cristale. O placă metalică, formată din 10 carcase de 5 tip TO-220, este acoperită folosind o tehnologie cunoscută cu nichel galvanic cu o grosime de 6 microni. Procesul de asamblare a diodelor Schottky este următorul: cristalele 3 cu suprafața colectorului în sus sunt fixate în celulele ventuzei de vid 2, pompa de vid este pornită și, datorită diferenței de presiune, cristalele sunt presate pe pereții ventuză cu vid; placa cu carcasele dispozitivelor 5 este plasată pe cristale; suportul 7 cu electrozii 6 este combinat cu plăcuțele de contact ale carcaselor în locurile în care acestea sunt lipite cu cristale 3. La lipire, suportul 7 cu electrozii 6 presează placa de la carcasa 5 către cristalele 3. Un impuls de curent este trecut prin electrozi, conectați electric în serie între ei. Căldura de la platforma de lucru a electrodului este transferată către carcase și apoi către cristale, încălzind lipirea la temperatura de lipit. În acest moment, cristalele sunt expuse la vibrații ultrasonice într-o direcție paralelă cu cusătura de lipit de la concentratorul ultrasonic 8. Acest lucru ajută la distrugerea filmelor de oxid și la îmbunătățirea umezirii suprafețelor îmbinate ale cristalului și a corpului cu lipire. Prin timp specificat curentul este oprit și, după cristalizarea lipirii, se formează o îmbinare de lipit de înaltă calitate. Forța de compresie a cristalului asupra corpului în timpul lipirii este stabilită de masa corpului și a suportului cu electrozi. Deoarece în timpul lipirii prin impuls, cristalul este încălzit prin corp, suprafața colectorului este încălzită la temperatura de lipire, iar suprafața opusă a cristalului cu structuri are o temperatură de încălzire semnificativ mai mică decât suprafața colectorului. Acest factor ajută la creșterea fiabilității dispozitivelor semiconductoare. Astfel, utilizarea metodei propuse pentru asamblarea dispozitivelor semiconductoare oferă, comparativ cu folosind metodele existente urmatoarele avantaje. 1. Fiabilitatea dispozitivelor semiconductoare crește prin reducerea temperaturii de încălzire la lipirea suprafeței cristalului cu structuri. 2. Se îmbunătățește umezirea suprafețelor îmbinate cu lipire. 3. Productivitatea operațiunilor de asamblare este crescută datorită lipirii în grup a cristalelor la carcase. Surse de informare 1. Asamblarea tranzistoarelor de mare putere prin metoda casetei / P.K. Vorobyovsky, V.V. Zenin, A.I. Shevtsov, M.M. Ipatova//Tehnologia electronică. Ser. 7. Tehnologie, organizarea producției și echipamente. - 1979.- Emisiune. 4.- p. 29-32. 2. Dispozitive de lipit microbande cu lipituri la temperatură joasă fără utilizarea fluxurilor / V.I. Bayle, F.N. Krokhmalnik, E.M. Lyubimov, N.G. Otmakhova//Tehnologia electronică. Ser.7. Electronica cu microunde.- 1982.- Ediţia. 5 (341).- P. 40. 3. Yakovlev G.A. Materiale de lipit cu lipituri pe bază de plumb: Revista - M.: Institutul Central de Cercetare „Electronică”. Ser. 7. Tehnologie, organizarea producției și echipamente. Vol. 9 (556), 1978, p. 58 (prototip).

Formula inventiei

O metodă de asamblare a dispozitivelor semiconductoare, care constă în așezarea unui filtru și a unui element de aliere pe baza carcasei, pe care se așează o probă de lipit și un cristal, iar caseta cu dispozitivele asamblate este încărcată într-un cuptor cu hidrogen transportor la o temperatură de lipire de 370°C, caracterizată prin aceea că cristalele semiconductoare cu lipire pe partea colectorului sunt fixate în poziție inversată în celulele unei ventuze cu vid și combinate cu plăcuțele de contact ale carcasei dispozitivului și încălzirea la temperatura de lipire este efectuată în aer printr-un impuls de curent prin electrozi în formă de V, care sunt fixați rigid în suport, conectați electric în serie între ei și sunt amplasați diferențial deasupra fiecărui cristal, iar în momentul topirii lipirii, o ventuză cu vid. cu cristale este expus la vibrații ultrasonice într-o direcție paralelă cu cusătura de lipit, în timp ce presiunea asupra fiecărui cristal este exercitată de masa corpului dispozitivului și a suportului cu electrozi.