СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО НЕНАДЕЖНЫХ ПЛАТ ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ С ПОМОЩЬЮ ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИИ
METHOD OF DETECTING POTENTIALLY UNSAFE DRESS FOR HYBRID MICROCIRCUITS BY THERMOSTABILIZATION

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.
х
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 16-32. 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.
х
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 16-32. 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.