Klejenie półprzewodników z PCB

Próbuję połączyć próbki półprzewodników (Si i Ge) ~ 1–2 cm ^ 2 z płytką drukowaną z włókna szklanego (PCB). Do innych rzeczy używamy morskiej żywicy epoksydowej z zachodniego systemu. 105 żywicy 209 utwardzacz (długi czas utwardzania.) Więc tego właśnie użyłem. (mieszane w standardowym stosunku)

Chciałem kontrolować grubość izolacji elektrycznej. Próbowałem też dodać wypełniacze do żywicy epoksydowej. Szklane koraliki (9,8 mil .. trochę gruby IMO, posypane na powierzchni.) Tlenek glinu, ziarnistość 240. (~ 1 część Al2O3 do 2 części epoksydowych, wagowo.) Wszystkie próbki (oprócz jednej Ge) pochodziły ze starego kawałka płytki Si. Próbki i płytki oczyszczono w acetonie i szorowano aplikatorem z bawełnianą końcówką. Mieszanka epoksydowa. nałożone i próbki wepchnięte na miejsce.

I pozwolono wyleczyć przez 24 godziny.

Następnie zanurzono je w ciekłym azocie (LN2). Po kilku wsadach, ogrzanych w powietrzu pokojowym, próbki sklejone wypełniaczem Al2O3 odpadły.

Po dalszym zanurzeniu próbki z surową żywicą epoksydową i koralikami odpadły. Kilka kolejnych tortur, które obejmowały także szybsze nagrzewanie za pomocą opalarki. I straciłem wszystko oprócz próbki Ge.

Jako ostateczne nadużycie próbkę Ge pobrano z LN2 i kilkakrotnie umieszczono w filiżance ciepłej wody. Pozostał przywiązany.

Wszystkie wiązania zawiodły na interfejsie Si, a żywica epoksydowa pozostała przyczepiona do płytki drukowanej (z wyjątkiem szklanych koralików, które zawiodły wszędzie).

Więc co jest nie tak?

Moja pierwsza myśl dotyczyła współczynników rozszerzalności cieplnej (CTE). Oto link do niektórych wartości , Si jest bardzo niski.
Zawartość pcb wynosi ~ 12-14 ppm.

Potem pomyślałem o sprzątaniu. Stare próbki Si mogą zawierać różnego rodzaju smary ręczne.

Ostatnią różnicą jest to, że próbki Si są wypolerowane po obu stronach, podczas gdy Ge był tylko na górze ... spód był szorstki.

wow, to było długie pytanie, (przepraszam)
Zrobiłem dziś nową partię próbek, aby spróbować odpowiedzieć na te pytania. Utwardzą się w weekend.

Zastanawiam się także, czy potrzebuję innej żywicy epoksydowej? West 105 pozostaje dość giętki.
Nie wiem, czy to dobrze, czy źle.

Kilka rzeczy, miejmy nadzieję, pomocnych:

1. Różnicowy skurcz termiczny jest prawie na pewno twoim wrogiem. W przypadku większości materiałów inżynierskich znaczna większość skurczów termicznych występuje między 300 a 77 K, czyli w dwóch temperaturach, w których pracujesz. Twoja płytka drukowana prawie na pewno kurczy się znacznie bardziej niż przedmiot do niej przymocowany i pęka żywicę epoksydową (normalne żywice epoksydowe są znane z pękania w środowiskach kriogenicznych).

2. Pracuję z kriogeniką dla mojego 9-5 i używamy „lakieru GE” do prawie wszystkiego. Nazywany również lakierem IM7031. Rozpuszcza się w mieszaninie etanol / toluen i można go wypiekać na sucho. Ma tendencję do pękania w środowisku kriogenicznym. Będzie też dobrze się trzymał bez lekarstwa.

3. Kolejną, bardziej trwałą opcją jest Stycast, który jest dostępny w różnych smakach dla różnych właściwości termicznych. Jeśli chcesz mieć MNIEJ stałej opcji, smar Apiezon N lub H działa dobrze. Smar H jest grubszy (być może konieczne, jeśli masz dużą próbkę ważącą ~ 1 g zamiast ~ 10 mg). Oba ulegają przejściu przez szkło w niskiej temperaturze i utrzymują się szczelnie, zapewniając izolację elektryczną i kontakt termiczny.

4. Jeśli obawiasz się przerywanego kontaktu elektrycznego, papieros można zwilżyć prawie wszystkimi „goosami”, o których wspomniałem, i upewni się, że nie dojdzie do przypadkowego kontaktu. Umieść warstwę między dwiema próbkami.

5. Dobrym ogólnym odniesieniem do technik kriogenicznych jest książka Jacka Ekina, Experimental Methods for Low Temperature Measurements.

Myślę, że do tego prawdopodobnie spróbowałbym użyć MasterBond EP21TCHT-1 do tego, czego szukasz, ma doskonałą wydajność na trudnych do sklejenia materiałach, a także jest doskonały w temperaturach kriogenicznych od minus 450 stopni F (4 stopni K) aż do + 400 stopni F. Powierzchnie muszą być jednak nieskazitelne, absolutnie wolne od smaru i lekko chropowate, aby uzyskać najlepszą przyczepność.

Zgadzam się, że szukasz żywicy epoksydowej, która po utwardzeniu pozostaje względnie elastyczna, zwłaszcza jeśli szybkości rozszerzalności cieplnej żywicy epoksydowej i podłoży są różne.

Jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś, zaleciłbym poszukiwanie epoksydu „niewypełnienie”. Istnieje kilka produktów Loctite i Masterbond, które pasują do rachunku. Zazwyczaj płyną bardzo dobrze podczas aplikacji, mają dobrą stabilność strukturalną (nie rozszerzają się / kurczą), przetrwają temperatury ponownego lutowania (~ 250 ° C) i pozostają elastyczne po utwardzeniu. Właściwości kriogeniczne, których szukasz, mogą być trudniejsze do spełnienia.