Collegamento dei semiconduttori al PCB

Sto cercando di collegare l'area dei campioni di semiconduttore (Si e Ge) ~ 1-2 cm ^ 2 al circuito stampato in fibra di vetro (PCB) Usiamo l'epossidico marino del sistema occidentale per altre cose. 105 resina 209 indurente (lungo tempo di indurimento). Ecco cosa ho usato. (miscelato con rapporto standard)

Volevo uno spessore controllato per l'isolamento elettrico. Quindi ho anche provato ad aggiungere alcuni riempitivi alla resina epossidica. Perle di vetro (9,8 mil .. in genere un IMO spesso, spruzzate sulla superficie.) Ossido di allumina, grana 240. (~ 1 parte di Al2O3 a 2 parti di resina epossidica, in peso). Tutti i campioni (tranne una Ge) provenivano da un vecchio pezzo di wafer Si. I campioni e il pcb sono stati puliti in acetone e lavati con applicatore con punta di cotone. Misto epossidico. applicato e campioni inseriti.

E ha permesso di curare per 24 ore.

Sono stati quindi immersi in azoto liquido (LN2). Dopo qualche schiacciata, riscaldandosi nell'aria della stanza, i campioni incollati con riempitivo Al2O3 erano caduti.

Dopo ulteriori inzuppamenti i campioni trattenuti con resina epossidica grezza e perline caddero. Altre torture che includevano anche il riscaldamento più rapido con una pistola termica. E avevo perso tutto tranne il campione Ge.

Come abuso finale, il campione Ge è stato prelevato da LN2 e messo più volte in una tazza di acqua calda. Rimase attaccato.

Tutti i legami sono falliti all'interfaccia Si e l'epossidico è rimasto attaccato al PCB (ad eccezione delle perle di vetro, che sono fallite ovunque).

Quindi cosa c'è che non va?

Il mio primo pensiero era sui coefficienti di espansione termica (CTE) Ecco un link ad alcuni valori , Si è molto basso.
Il pcb è ~ 12-14 ppm.

Ho quindi pensato di pulire. I vecchi campioni di Si possono contenere tutti i tipi di grasso per le mani.

La differenza finale è che i campioni di Si sono lucidati su entrambi i lati, mentre il Ge era solo in cima ... il fondo era ruvido.

wow, questa è stata una lunga domanda, (scusa)
ho inventato un nuovo lotto di campioni oggi per cercare di rispondere a quelle domande. Cureranno durante il fine settimana.

Mi chiedo anche se ho bisogno di una resina epossidica diversa? Il West 105 rimane piuttosto flessibile.
Non so se sia una cosa positiva o negativa.

Alcune cose, si spera utile:

1. La contrazione termica differenziale è quasi sicuramente il tuo nemico. Per la maggior parte dei materiali di ingegneria, la stragrande maggioranza della contrazione termica si verifica tra 300 e 77 K, le due temperature a cui stai lavorando. Il tuo PCB si sta quasi sicuramente riducendo molto più di quanto attaccato ad esso e spezzando la tua resina epossidica (le normali resine epossidiche per la resina sono famose per le crepe in ambienti criogenici).

2. Lavoro con la criogenia per il mio 9-5 e usiamo la "vernice GE" per quasi tutto. Chiamata anche vernice IM7031. Si assottiglia con etanolo / toluene e può essere cotto a secco. Tende a non rompersi in ambienti criogenici. Terrà abbastanza bene anche senza una cura.

3. Un'altra opzione più permanente è Stycast, disponibile in diversi gusti per diverse proprietà termiche. Se si desidera un'opzione MENO permanente, il grasso Apiezon N o H funziona bene. Il grasso H è più spesso (forse necessario se si dispone di un campione grande che pesa ~ 1 g anziché ~ 10 mg). Entrambi subiscono una transizione vetrosa a bassa temperatura e si tengono saldamente, fornendo isolamento elettrico e contatto termico.

4. Se sei preoccupato per il contatto elettrico intermittente, la carta per sigarette può essere bagnata da quasi tutti i "goos" che ho citato e assicurerà che non ci siano contatti accidentali. Metti uno strato tra i tuoi due campioni.

5. Un buon riferimento generale sulle tecniche criogeniche è il libro di Jack Ekin, Metodi sperimentali per le misurazioni a bassa temperatura.

Penso che probabilmente proverei ad usare MasterBond EP21TCHT-1 per quello che stai cercando, ha prestazioni eccellenti su materiali difficili da incollare ed è eccellente anche a temperature criogeniche da meno 450 gradi F (4 gradi K) fino a + 400 gradi F. Le superfici devono essere immacolate, assolutamente prive di grasso e leggermente ruvide per la migliore adesione.

Concordo sul fatto che stai cercando un epossidico che rimanga relativamente flessibile dopo l'indurimento, specialmente se i tassi di espansione termica dell'epossidico e dei substrati sono diversi.

Se non lo hai già fatto, ti consiglio di cercare una resina epossidica "insufficiente". Ci sono alcuni prodotti Loctite e Masterbond adatti al conto. Di solito fluiscono molto bene durante l'applicazione, hanno una buona stabilità strutturale (non si espandono / contraggono), sopravvivono alle temperature di riflusso della saldatura (~ 250 ° C) e rimangono flessibili dopo l'indurimento. Le proprietà criogeniche che stai cercando potrebbero essere più difficili da soddisfare.