Соединение полупроводников с печатной платой

Я пытаюсь связать полупроводниковые образцы (Si и Ge) площадью ~ 1-2 см ^ 2 со стеклопластиковой печатной платой (PCB). Мы используем морскую эпоксидную смолу West для других целей. 105 смола 209 отвердитель (длительное время отверждения.) Так вот, что я использовал. (смешанный в стандартном соотношении)

Я хотел контролируемой толщины для электрической изоляции. Поэтому я также попытался добавить некоторые эпоксидные наполнители. Стеклянные бусины (9,8 млн. Мм. Толщиной IMO, посыпанные на поверхность.) Оксид алюминия, 240 грит. (~ 1 часть Al2O3 на 2 части эпоксидной смолы, по весу.) Все образцы (кроме одного Ge) были из старого куска пластины Si. Образцы и pcb были очищены в ацетоне и очищены с помощью аппликатора с хлопковым наконечником. Эпоксидная смола смешанная. нанесены и образцы сдвинуты на место.

И разрешено лечить в течение 24 часов.

Затем они были погружены в жидкий азот (LN2). После нескольких навозов, нагреваясь в воздухе помещения, образцы, склеенные наполнителем из Al2O3, выпали.

После повторного погружения образцы, выдержанные с необработанной эпоксидной смолой и шариками, выпали. Еще несколько пыток, которые также включали более быстрое нагревание с помощью теплового пистолета. И я потерял все, кроме образца Ge.

В качестве последнего злоупотребления образец Ge был взят из LN2 и несколько раз помещен в чашку с теплой водой. Это осталось приложенным.

Все связи разрушались на границе раздела Si, и эпоксидная смола оставалась прикрепленной к печатной плате (за исключением стеклянных шариков, которые разрушались повсюду).

Так что не так?

Моя первая мысль была о коэффициентах теплового расширения (CTE). Вот ссылка на некоторые значения , Si очень низок.
PCB составляет ~ 12-14 промилле.

Я тогда подумала об уборке. Старые образцы Si могут содержать всевозможные смазки для рук.

Окончательное отличие состоит в том, что образцы Si полируются с обеих сторон, в то время как Ge был только сверху ... дно было шероховатым.

вау, это был долгий вопрос, (извините), сегодня
я составил новую партию образцов, чтобы попытаться ответить на эти вопросы. Они вылечат за выходные.

Мне также интересно, нужна ли мне другая эпоксидная смола? Запад 105 остается несколько податливым.
Я не знаю, хорошо это или плохо.

Несколько вещей, надеюсь, полезно:

1. Дифференциальное тепловое сжатие - почти наверняка ваш враг. Для большинства инженерных материалов подавляющее большинство термического сжатия происходит между 300 и 77 К, двумя температурами, с которыми вы работаете. Ваша печатная плата почти наверняка сжимается намного больше, чем прикрепленная к ней вещь, и растрескивает вашу эпоксидную смолу (обычные эпоксидные смолы известны тем, что растрескиваются в криогенной среде).

2. Я работаю с криогенной техникой для своих 9-5, и мы используем "лак GE" практически для всего. Также называется лаком IM7031. Разбавляется смесью этанол / толуол и может выпекаться в сухом виде. Склонен к растрескиванию в криогенных средах. Он будет очень хорошо держаться и без лекарства.

3. Другой, более постоянный вариант - Stycast, который выпускается с разными вкусами для разных тепловых свойств. Если вы хотите постоянную опцию LESS, смазка Apiezon N или H работает хорошо. Смазка H более густая (может потребоваться, если у вас большой образец весом ~ 1 г, а не ~ 10 мг). Оба подвергаются стеклованию при низкой температуре и крепко держатся, обеспечивая электрическую изоляцию и тепловой контакт.

4. Если вы беспокоитесь о прерывистом электрическом контакте, сигаретная бумага может быть увлажнена почти всеми упомянутыми мною «липучками», и убедитесь, что нет случайного контакта. Поместите слой между вашими двумя образцами.

5. Хорошим справочником по криогенным методикам общего назначения является книга Джека Экина «Экспериментальные методы измерения низких температур».

Я думаю, для этого я бы, вероятно, попробовал использовать MasterBond EP21TCHT-1 для того, что вы ищете. Он обладает превосходными характеристиками на трудно склеиваемых материалах, а также превосходен при криогенных температурах от минус 450 градусов F (4 градуса K) до + 400 градусов по Фаренгейту. Поверхности должны быть безупречными, абсолютно обезжиренными и слегка шероховатыми для лучшей адгезии.

Я согласен, что вы ищете эпоксидную смолу, которая остается относительно гибкой после отверждения, особенно если скорости теплового расширения эпоксидной смолы и подложек различны.

Если вы еще этого не сделали, я бы порекомендовал поиск эпоксидной смолы с недостаточным заполнением. Есть несколько продуктов Loctite и Masterbond, которые отвечают всем требованиям. Они обычно текут очень хорошо во время нанесения, имеют хорошую структурную стабильность (не расширяются / не сжимаются), выдерживают температуры повторного потока припоя (~ 250 ° С) и остаются гибкими при отверждении. Криогенные свойства, которые вы ищете, могут быть труднее удовлетворить.