1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2019-24-6-565-572621.3.049.77Технологические процессы и маршрутыThermomechanical Strength of Connections of Elements in Microelectronic ModulesТермомеханическая прочность соединений элементов в микроэлектронных модуляхПогалов Анатолий ИвановичПогаловАнатолий ИвановичPogalovAnatoly I.Anatoly I. PogalovТитов Андрей ЮрьевичТитовАндрей ЮрьевичTitovAndrey Yu.Andrey Yu. TitovТимошенков Сергей ПетровичТимошенковСергей ПетровичTimoshenkovSergey P.Sergey P. TimoshenkovНациональный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, РоссияНациональный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия565572http://ivuz-e.ru/issues/6-_2019/termomekhanicheskaya_prochnost_soedineniy_elementov_v_mikroelektronnykh_modulyakh/

The most significant factors of reliability and durability of a microelectronic module are the design and technology of brazed and adhesive bonding, the elastic strength and plastic properties of the materials of silicon crystal, solder and glue joint. The construction to be created is designed to reduce the weight and size characteristics, to increase the reliability and to ensure the efficient heat dissipation. In the work, when simulating the stress-strain state of the microconnections of microelectronic modules, it has been determined that in tin- bismuth solder the stresses in the assembly materials are distributed more evenly and their value is significantly lower than when using SnPb and SnZn solder: in silicon by 5-30%, in copper conductor by 20-90%. It has been determined that under operating conditions and tests at the elevated temperatures, the voltage in the SnBi solder is 1.5 and 2.2 times lower than in the SnPb and SnZn solder, respectively. It has been shown that the epoxy glue cold curing has good adhesion to various structural materials, low labor intensity of the process and high durability. The rational thickness of glue seam 50-200 microns and a copper conductor of 20 microns has been determined. The recommendations on the design of microconnections of microelectronic modules have been given.

Важными факторами надежности и прочности микроэлектронных модулей являются конструкция и технология паяного и клеевого соединений, упругие прочностные и пластические свойства материалов кристалла кремния, припоя и клеевого шва. Многослойные конструкции соединений элементов в микроэлектронных модулях должны обеспечивать снижение массогабаритных характеристик и эффективный теплоотвод. В работе проведено моделирование напряженно-деформированного состояния соединений элементов в микроэлектронных модулях. Показано, что в олово-висмутовом припое напряжения в материалах сборки распределяются более равномерно и их значения ниже, чем при использовании припоев ПОС61 и ПОЦ: в кремнии на 5-30 %, в медном проводнике на 20-90 %. Выяснено, что в условиях эксплуатации и испытаний при повышенных температурах напряжение в припое ПОВи ниже, чем в припоях ПОС61 и ПОЦ, в 1,5 и 2,2 раза соответственно. Установлено, что эпоксидный клей холодного отверждения имеет хорошую адгезию к различным конструктивным материалам и долговечность, а технологический процесс характеризуется низкой трудоемкостью. Определена оптимальная толщина клеевого шва (50-200 мкм) и медного проводника (20 мкм). Даны рекомендации по проектированию микросоединений микроэлектронных модулей.

микроэлектронный модульматериалы микросоединениятермомеханическая прочностьнапряженно-деформированное состояниемоделированиеметод конечного элементаконструктивно-технологические рекомендации Симонов Б.М., Бритков О.М., Тимошенков А.С. Конструкции и технологии изготовления ком-понентов и узлов электронных средств: учеб. пособие / под ред. С.П. Тимошенкова. – М.: МИЭТ, 2018. – 232 с.Кузнецов О.А., Погалов А.И., Сергеев В.С. Прочность элементов микроэлектронной аппаратуры. –М.: Радио и связь, 1990. – 144 с.Пицык В.С., Муравьев В.И., Саблин П.А., Евстигнеев А.И. Методика расчета площади физиче-ского контакта при изготовлении неразъемных соединений в условиях тугой посадки: сб. «Металлургия: технологии, инновации, качество» / под общ. ред. Е.В. Протопопова. – Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2015. – С. 194–200.Справочник по пайке / под ред. И.Е.Петрунина. – М.: Машиностроение, 2003. – 480 с.Неметаллические конструкционные материалы / Ю.В. Антипов, П.Г. Бабаевский, Ф.Я. Бородай и др. // Машиностроение: энциклопедия / под ред. А.А. Кулькова. – М.: Машиностроение, 2005. –Т. II-4 – 464 с.Копаев Б.В., Андреева Л.П. Пластическая деформация паяного шва нахлесточного соединения // Заготовительные производства в машиностроении. – 2016. – № 6. – С. 7–12.Андреева Л.П., Копаев Б.В. Влияние толщины материала на прочность паяного нахлесточного соединения // Заготовительные производства в машиностроении. – 2016. – № 12. – С. 15–17.Полянский А.М., Полянский В.М. Прочность и излом паяного шва как показатели качества пая-ного соединения // Сварка и диагностика. – 2014. – № 3. – С. 57–60.Ивашко А.И., Крымко М.М. Влияние материалов припоя на параметры силовых полупроводни-ковых приборов // Электронная техника. Сер. 2: Полупроводниковые приборы. – 2016. – № 3 (242). –С. 14–20.Погалов А.И., Грушевский А.М., Блинов Г.А., Титов А.Ю. Термомеханическая прочность мате-риалов паяных соединений многокристальных модулей памяти // Изв. вузов. Электроника. – 2009. –№6 (80). – С. 3–9.Погалов А.И., Блинов Г.А., Чугунов Е.Ю. Моделирование клеевых соединений для обеспечения надежности трехмерных микроэлектронных модулей // Изв. вузов. Электроника. – 2018. – Т. 23. – №1. –С. 23–31.