Способ выявления потенциально ненадежных плат для гибридных интегральных микросхем с помощью термостабилизации


 


Владельцы патента RU 2577823:

Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") (RU)

Изобретение относится к области радиоэлектронной техники и микроэлектроники. Использование: для термотренировки тонких пленок, нанесенных на диэлектрическую основу. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает очистку поверхности плат методом протирки спиртом или ацетоном для обезжиривания поверхности, помещают изделия в камеру конвекционной печи так, чтобы у атмосферы был доступ к проводниковому слою платы, производят термотренировку изделий в атмосфере воздуха при температуре процесса 100-170°С в течение 85-340 ч, по окончании термотренировки проверяют платы на адгезию липкой лентой с клеевым слоем, производят очистку поверхности плат методом протирки спиртом или ацетоном от остатков клеевого слоя на платах, проводят внешний осмотр изделий с помощью микроскопа на предмет отслоения проводникового слоя. Технический результат: обеспечение возможности выявления потенциально ненадежных металлизированных тонкопленочных структур и скрытых дефектов микрополосковых плат по параметру межслоевой адгезии проводников методом термотренировки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Область техники

Заявленное изобретение относится к области радиоэлектронной техники и микроэлектроники, а также может использоваться в других областях техники и может быть использовано для термотренировки тонких пленок, нанесенных на диэлектрическую основу. Изготавливаемые платы широко используются в ракетно-космическом и наземном приборостроении, где предъявляются высокие требования по надежности.

Уровень техники

Из уровня техники известен способ термостабилизации пековых волокон путем термообработки свежесформированных волокон на воздухе под воздействием электростатического поля при температуре 300°С в течение 2,5 часов (см. авторское свидетельство СССР на изобретение № 2001166, опубл.15.10.1993).

Недостатком данного способа является узкая направленность метода. Данный метод нельзя применить к пассивной части гибридных интегральных микросхем из-за высокой температуры обработки и низкой продолжительности процесса.

Из уровня техники известен способ испытания на стойкость к термоудару образцов многослойных печатных плат, заключающийся в том, что образец нагревают и фиксируют появление начального расслоения образца по скачкообразному изменению толщины (см. авторское свидетельство СССР на изобретение №1826019, опубл.07.07.1993).

Недостатком данного метода является выработка ресурса изделия и выход его из строя, а не подготовка (термотренировка).

Из уровня техники известен метод термоциклирования керамических подложек с нанесенными тонкими пленками (см. авторское свидетельство СССР на изобретение №1588732, опубликован 30.08.1990), целью которого является повышение адгезионной прочности подложек с металлизированными слоями. В описании изобретения указано, что керамические подложки имеют дополнительное включения в состав 1% оксида рения и исследуется его влияние методами наработки на отказ (10000 часов при 350°С) и термоциклирование 40-50 раз в широком диапазоне температур -60 - +350°С.

Недостатком метода является то, что основной целью изобретения является исследование влияния включения в состав керамической подложки оксида рения, а не влияние термоциклирования на металлизированные слои; также в описании изобретения не указаны точные режимы термоциклов (дан лишь широкий диапазон температур - 60 - +350°С).

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявленного изобретения является возможность выявления потенциально ненадежных металлизированных тонкопленочных структур и скрытых дефектов микрополосковых плат по параметру межслоевой адгезии проводников методом термотренировки. Заявленное изобретение позволяет выявлять скрытые дефекты микрополосковых плат в процессе их изготовления, не допуская их выпуск и последующий монтаж, тем самым существенно снижая риск отказа изделия в составе аппаратуры.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что способ выявления потенциально ненадежных плат для гибридных интегральных микросхем с помощью термостабилизации включает следующие действия:

- производят очистку поверхности плат методом протирки спиртом или ацетоном для обезжиривания поверхности;

- помещают изделия в камеру конвекционной печи так, чтобы у атмосферы был доступ к проводниковому слою платы;

- производят термотренировку изделий в атмосфере воздуха при температуре процесса 100-170°С в течение 85-340 часов;

- по окончании термотренировки проверяют платы на адгезию липкой лентой с клеевым слоем;

- производят очистку поверхности плат методом протирки спиртом или ацетоном от остатков клеевого слоя на платах;

- проводят внешний осмотр изделий с помощью микроскопа на предмет отслоения проводникового слоя.

При этом все операции с платами проводят в напальчниках, а протирка изделий проводится с помощью ватного тампона или чистой бязевой тряпочки.

Липкая лента должна соответствовать ГОСТ 20477 - 86.

Контроль адгезии методом испытания на отрыв элементов топологического рисунка лентой с липким слоем, интегральный метод, является одним из самых эффективных. Перед операцией плату необходимо протереть ватным тампоном, смоченным ацетоном. Отрезать ножницами полоску ленты с липким слоем размером, превышающим габариты платы, и плотно приклеить ленту к поверхности платы. Резко отделить ленту от платы, после чего произвести контроль внешнего вида плат под микроскопом при увеличении 16-32х. При визуальном контроле необходимо проконтролировать весь проводниковый слой платы и в случае отслоений изделие бракуется.

Операцию проводить в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Краткое описание чертежей

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом графиком зависимостей, где показано следующее.

На фиг. 1 представлен график зависимости процента вышедших из строя изделий в зависимости от времени, построенный на основании таблицы 1. Данный график иллюстрирует отношение количества забракованных плат в процессе термоиспытаний к общему количеству плат, подвергнутых термотренировке, выраженное в %; τ - время испытаний при заданной температуре в часах. Из полученных значений следует, что при достижении определённого значения времени испытания отход изделий в брак прекращается, то есть скрытый дефект потенциально ненадежных изделий полностью проявляется в определенном диапазоне времени.

Таблица 1. Зависимость О = ƒ(τ)

О, [%] 0 0 0 0 0 0 4,54 12,72 37,27 45,45 45,5 45,5 45,5 45,5
n, шт. 0 0 0 0 0 0 (5) (14) (41) (50) (50) (50) (50) (50)
τ, ч 10 23 50 60 100 115 125 140 150 160 170 190 200 400

Осуществление и примеры реализации заявленного изобретения

Для проведения экспериментальных исследований в процессе работы использовались тестовые платы, не имеющие отклонения по номиналу резисторов, внешнему виду и адгезии. Количество тестовых плат - 110 шт.

Практический эксперимент показал, что при увеличении температуры процесса уменьшается его время. Выбранная температура процесса T = 130°C. Выбор основан на температуре дубления защитного фотослоя, если на испытуемых платах присутствует нанесенный фоторезист, то он не будет поврежден.

Практический эксперимент при T = 130°C показал, что метод термостабилизации многослойных металлизированных структур эффективен для определения потенциально ненадежных СВЧ плат по межслоевой адгезии. На основании полученных результатов можно сделать вывод, что оптимальное время термотренировки составляет 170 часов, а дальнейшее увеличение времени процесса не дает заметных результатов по выявлению скрытых дефектов.

Способ выявления потенциально ненадежных плат для гибридных интегральных микросхем с помощью термостабилизации осуществляется следующим образом.

Все операции с платами проводят в напальчниках.

Перед началом процесса термотренировки испытуемые платы необходимо обезжирить спиртом или ацетоном, при этом протирка изделий проводится с помощью ватного тампона или чистой бязевой тряпочки. Далее помещают изделия в камеру конвекционной печи так, чтобы у атмосферы был доступ к проводниковому слою платы, то есть проводниковым слоем вверх.

Запускается конвекционная печь. Температура термостабилизации плат не должна превышать 130°С в конвекционной печи в атмосфере цеха. Нагрев и охлаждение плат в конвекционной печи осуществляют со скоростью 3-4°С в минуту. По окончании термотренировки необходимо проверить платы на адгезию липкой лентой с клеевым слоем в двух взаимно перпендикулярных направлениях и произвести контроль внешнего вида плат под микроскопом при увеличении 16-32х. При визуальном контроле необходимо проконтролировать весь проводниковый слой платы и в случае отслоений изделие бракуется.

Платы, прошедшие контроль адгезии, необходимо очистить от клеевого состава путем протирки и обезжиривания поверхности спиртом или ацетоном.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет выявлять скрытые дефекты микрополосковых плат в процессе их изготовления, не допуская их выпуск и последующий монтаж.

Результаты обработки данным способом подтвердили качество и надежность обрабатываемых изделий, тем самым положительно оценив эффективность и целесообразность применения заявленного изобретения для создания радиоэлектронной аппаратуры ракетно-космической техники.

1. Способ выявления потенциально ненадежных плат для гибридных интегральных микросхем с помощью термостабилизации, характеризующийся тем, что:
- производят очистку поверхности плат методом протирки спиртом или ацетоном для обезжиривания поверхности;
- помещают изделия в камеру конвекционной печи так, чтобы у атмосферы был доступ к проводниковому слою платы;
- производят термотренировку изделий в атмосфере воздуха при температуре процесса 100-170°С в течение 85-340 ч;
- по окончании термотренировки проверяют платы на адгезию липкой лентой с клеевым слоем;
- производят очистку поверхности плат методом протирки спиртом или ацетоном от остатков клеевого слоя на платах;
- проводят внешний осмотр изделий с помощью микроскопа на предмет отслоения проводникового слоя.

2. Способ по п.1, в котором протирку изделий выполняют в напальчниках ватными тампонами или бязевыми тряпочками.

3. Способ по п.1, в котором проводят внешний осмотр изделий с помощью микроскопа при увеличении не менее 16х.

4. Способ по п.1, в котором нагрев и охлаждение плат в конвекционной печи осуществляют со скоростью 3-4°С в минуту.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области инновационных технологий и может быть использовано для определения параметров кристаллов силленитов, определяющих эффективность перспективных технических систем, и их экспресс-характеризации методами диэлектрической спектроскопии.

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров компонентов силовой электроники и может быть использовано для контроля их качества. Способ заключается в том, что нагрев мощного МДП-транзистора осуществляют греющей мощностью, модулированной по гармоническому закону, для чего через транзистор пропускают последовательность импульсов греющего тока постоянной амплитуды, постоянным периодом следования и изменяющейся по гармоническому закону длительностью.

Изобретение относится к технике измерения теплофизических параметров компонентов наноэлектроники, таких как нанотранзисторы, нанорезисторы и др.. Сущность: способ заключается в пропускании через объект измерения последовательности импульсов греющего тока с постоянным периодом следования и длительностью, изменяющейся по гармоническому закону, измерении в паузах температурочувствительного параметра - напряжения на объекте при пропускании через него измерительного тока и определении изменения температуры объекта, вызванной модуляцией греющей мощности.

Изобретение относится к технике измерения электрофизических параметров полупроводниковых диодов и может быть использовано на выходном и входном контроле их качества.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых интегральных схем (ИС). Сущность: из партий ИС методом случайной выборки отбирают одинаковое количество изделий (не менее 10 от каждой партии) и измеряют значение информативного параметра.
Изобретение относится к полупроводниковой технике, а именно к способам отбраковки мощных светодиодов на основе InGaN/GaN, излучающих в видимом диапазоне длин волн. Способ отбраковки мощных светодиодов на основе InGaN/GaN включает проведение измерений при комнатной температуре в любой последовательности падений напряжения в прямом и обратном направлениях и плотностей тока на светодиодах, отбраковку по определенным критериям, последующее проведение старения светодиодов при определенных условиях, повторное проведение упомянутых измерений при первоначальных условиях, кроме одного, с окончательной отбраковкой ненадежных светодиодов.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, а именно к методам измерения эксплуатационных параметров полупроводниковых источников света, и может быть использовано в их производстве, как для отбраковки потенциально ненадежных источников света, так и для контроля соблюдения режимов выполнения сборочных операций.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам обеспечения качества и надежности полупроводниковых изделий ППИ (транзисторов и интегральных схем), и может быть использовано для сравнительной оценки надежности партий ППИ как на этапе производства, так и на входном контроле на предприятии - изготовителе радиоаппаратуры.

Изобретение относится к технике измерения предельных параметров мощных биполярных транзисторов и может использоваться на входном и выходном контроле их качества.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам обеспечения качества и надежности интегральных схем (ИС) как логических, так и аналоговых. Сущность изобретения заключается в том, что на представительной выборке проводят измерение критического напряжения питания (КНП) до и после электротермотренировки (ЭТТ) продолжительностью до 100 ч и после термического отжига продолжительностью 4-10 ч при температуре, максимально допустимой для данного типа ИС, затем находят коэффициент М и по его значению разделяют ИС по надежности. M = Е К Р Э Т Т − Е К Р Н А Ч Е К Р Э Т Т − Е К Р о т ж , где Е К Р Н А Ч ,   Е К Р Э Т Т ,     Е К Р о т ж - значения КНП до ЭТТ, после ЭТТ и после отжига соответственно.

Изобретение относится к области нанотехнологий, а именно к способам измерения параметров наноструктур, и может быть использовано при определении электрофизических параметров конденсаторной структуры мемристора, характеризующих процесс формовки. Способ определения электрофизических параметров конденсаторной структуры мемристора, характеризующих процесс формовки, включает измерение вольт-амперных и импедансных характеристик. Новым является то, что выбирают мемристоры в виде конденсаторов металл - диэлектрик - полупроводник с соизмеримыми емкостями диэлектрика и области пространственного заряда полупроводника, и с отсутствием фиксации (пиннинга) уровня Ферми на этой границе раздела; для этих структур дополнительно измеряют спектральную характеристику конденсаторной фотоЭДС; из измеренных характеристик определяют электрофизические параметры структур, которые характеризуют происходящие при формовке изменения как в диэлектрике, так и на границе раздела диэлектрик/полупроводник и в полупроводнике: захват носителей заряда поверхностными состояниями на границе раздела диэлектрик/полупроводник, перемещение ионов, электрохимические реакции, дефектообразование. Изобретение обеспечивает расширение диагностических возможностей измерения характеристик и повышение степени прогнозирования электрофизических параметров мемристоров в виде МДП-конденсаторов для оптимизации технологии их изготовления при их разработке, кроме того, изобретение расширяет арсенал методов измерительной технологии в актуальной области изготовления мемристоров, являющихся основой нового поколения устройств энергонезависимой памяти. 1 з.п. ф-лы, , 4 ил.
Наверх