Sistema y procedimiento de recubrimiento de protección ambiental.

Un conjunto (160) de placa de circuito que comprende:

una placa (161) de circuito que tiene una superficie exterior;

estando la superficie exterior configurada con unapluralidad de componentes eléctricos discretos (164, 170) que son fabricados independientemente unos de otros.una primera capa dieléctrica protectora (150) superpuesta a la superficie exterior y caracterizada por unasegunda capa dieléctrica (158) superponiendo la primera capa dieléctrica protectora (150) y la pluralidad de loscomponentes eléctricos (164,170) discretos, la segunda capa dieléctrica (158) comprende un material dieléctrico conun módulo de elasticidad inferior a 3.5 Giga-Pascales(GPa), una constante dieléctrica inferior a 3.0, una pérdidadieléctrica inferior a 0.008, una absorción de humedad inferior a 0.04 por ciento, una resistencia de voltaje deperforación de más de 2 millones de voltios/centímetro (MV/cm), una estabilidad de temperatura a 300º Celsius, librede poros en películas de más de 50 Angstroms, hidrofóbicos con un ángulo de humectación superior a 45 grados,capaz de ser depositado conformalmente sobre y bajo estructuras 3D con un espesor uniforme inferior o igual al 30%.

Sistema y procedimiento de recubrimiento de protección ambiental

Campo técnico de la divulgación La presente divulgación se refiere en general a recubrimientos de protección ambiental y, más en particular, a un sistema de recubrimiento de protección ambiental y al procedimiento para fabricarlo.

Antecedentes de la divulgación Los dispositivos de circuitos con componentes eléctricos que se forman integralmente sobre un sustrato y los conjuntos de placa de circuito que comprenden dispositivos activos y pasivos han gozado de gran aceptación debido a la amplia variedad de usos que pueden proporcionar. Los usos de estos dispositivos de circuito y conjuntos de placa de circuito pueden incluir aplicaciones donde el funcionamiento en un ambiente protegido no está disponible fácilmente, es costoso y/o limita el rendimiento del sistema. Para este tipo de aplicaciones, se pueden emplear técnicas de pasivación tales que el rendimiento eléctrico de los componentes mejora y se pueden proteger los componentes del dispositivo de circuito contra contaminantes nocivos tales como humedad, partículas o impurezas iónicas, tales como las producidas a partir de gases a base de sodio o cloro, elementos o compuestos. Estas técnicas permiten eliminar costosos empaquetados o recintos herméticos y permiten empaquetar las funciones del circuito más próximas, permitiendo así mayores densidades de empaquetado, menores pesos y un rendimiento a mayor frecuencia. Adicionalmente, los conjuntos de placa de circuito que usan metalización de estaño son proclives a la formación de filamentos de estaño que se pueden agravar por la humedad y la tensión de metalización. Los recubrimientos conformados convencionales exclusivamente a base de materiales poliméricos han tenido un éxito limitado.

En el documento WO 2005/020343 se divulga un método para el sellado de transistores de película fina que comprende la deposición gaseosa de un material sellante sobre una porción de la capa semiconductora a través de un patrón de una máscara de apertura, un ejemplo de material de capa sellante incluye parileno.

Sumario de la divulgación La presente invención proporciona un conjunto de placa de circuito y un método, como se define en las reivindicaciones anexas. El conjunto de placa de circuito tiene una superficie más externa en la que una pluralidad de componentes eléctricos discretos están acoplados. La primera capa dieléctrica protectora superpone el conjunto de circuito. La segunda capa dieléctrica superpone la primera capa dieléctrica protectora y está hecha de un material con un módulo de elasticidad inferior a 3, 5 Giga-Pascales (GPa) , una constante dieléctrica inferior a 3, 0, una pérdida dieléctrica inferior a 0, 008, una absorción de humedad inferior al 0, 04 por ciento, una resistencia de voltaje de perforación superior a 2 millones de voltios/centímetro (MV/cm) , una estabilidad a temperaturas de 300º Celsius, libre de poros en películas mayores de 50 Angstroms, hidrofóbico con un ángulo de humectación mayor de 45 grados, capaz de ser depositado conformalmente por encima y debajo de estructuras 3D con uniformidad de espesor inferior o igual al 30%.

El método generalmente incluye el acoplamiento de un número de componentes eléctricos discretos a una superficie más externa de una placa de circuito y el recubrimiento de la superficie más externa y los componentes eléctricos discretos con una primera capa dieléctrica protectora. Los componentes eléctricos discretos pueden ser acoplados durante la fase de nivel de acoplamiento de producción. La primera capa dieléctrica puede ser un material dieléctrico con una permebilidad a la humedad inferior de 0, 01 gramos/metro/día, una constante dieléctrica inferior a 10, una pérdida dieléctrica inferior a 0.005, una resistencia de voltaje de perforación de más de 8 millones de voltios/centímetro (MV/cm) , una resistividad de hoja superior a 1015 ohmios-centímetro, capaz de ser depositado conformalmente por encima y por debajo de estructuras 3D con uniformidad de espesor inferior o igual al 30%.

En otra realización de la divulgación, una estructura que consiste en un recinto de tapa abovedada ambientalmente sellado con una se coloca localmente por encima de la región del dispositivo activa o pasiva que es sensible a la carga dieléctrica. El recinto localizado permite la utilización de un recubrimiento ambiental relativamente grueso para proporcionar un rendimiento eléctrico mejorado, protección mecánica, y protección ambiental. El recubrimiento ambiental relativamente grueso descrito en la divulgación puede también eliminar o minimizar la existencia de hilos de estaño. El recubrimiento ambiental grueso se puede utilizar independientemente o en conjunción con la tapa para la operación de la placa del circuito a frecuencia más baja donde la carga dieléctrica es una prioridad de segundo orden.

Las realizaciones de la divulgación pueden proporcionar numerosas ventajas técnicas. Alguna, ninguna o todas las realizaciones pueden beneficiarse de las ventajas descritas más abajo. De acuerdo a una realización, un sistema de recubrimiento de protección ambiental puede ser provisto de componentes eléctricos discretos u otras características a nivel de conjunto del conjunto de la placa eléctrica durante la fase de producción del nivel de conjunto. Estos componentes eléctricos discretos u otras características a nivel de conjunto pueden producir que el conjunto de la placa de circuito sea susceptible al ataque de humedad, de partículas u otros contaminantes. El sistema de recubrimiento de protección ambiental de la presente divulgación incluye una capa dieléctrica hecha de un material dieléctrico que puede ser aplicado en un espesor relativamente consistente para proteger los componentes eléctricos discretos u otras características a nivel de conjunto de la humedad u otros contaminantes nocivos con relativamente poco impacto sobre el rendimiento del circuito. Otras ventajas técnicas serán obvias para un experto en la materia.

Breve descripción de los dibujos Resultará evidente una comprensión más completa de las realizaciones de la divulgación a partir de la descripción detallada, tomada junto con los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista en planta lateral de una realización de un dispositivo de circuito integrado que incorpora un sistema de pasivación de acuerdo con la enseñanzas de la presente divulgación;

la figura 2 es un diagrama de flujo que muestra varias acciones que se pueden realizar para fabricar la realización de la figura 1;

la figura 3 es una tabla resumen de diversos ejemplos a nivel de oblea de la presente divulgación;

las figuras 4A a 4D son vista en planta laterales mostradas durante diversas fases de fabricación del dispositivo de circuito de la figura 1 que se pueden fabricar de acuerdo con las enseñanzas de la divulgación;

las figuras 5A y 5B son una vista de corte en perspectiva de una realización de un sistema de capa de pasivación para un conjunto de circuito de la presente invención;

la figura 6 es un diagrama de flujo que muestra varias acciones que se pueden realizar para fabricar la realización de las figuras 5A y 5B; y

la figura 7 es una tabla resumen de determinados ejemplos a nivel de conjunto de la presente divulgación; y

la figura 8 es una vista parcial aumentada de un transistor que tiene un sistema de pasivación.

Descripción detallada de realizaciones de ejemplo de la divulgación En referencia a los dibujos, la figura 1 muestra una realización de un dispositivo 10 de circuito construido de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación. En general, el dispositivo 10 de circuito incluye un sustrato 12 que tiene una superficie 14 de sustrato sobre la que se forma integralmente varios componentes eléctricos 16. El sustrato 12 de la figura 1 puede estar formado por cualquier material semiconductor adecuado para la fabricación de dispositivos 10 de circuito, que puede ser, por ejemplo, silicio (Si) , arseniuro de galio (GaAs) , nitruro de galio (GaN) , germanio (Ge) , carburo de silicio (SiC) o fosfuro de indio (InP) . Todos estos tipos de materiales se pueden proporcionar en una superficie 14 de forma generalmente plana sobre la que se pueden formar componentes eléctricos 16.

Los componentes eléctricos 16 pueden incluir cualquier componente que se pueda formar sobre la superficie 14 de sustrato que pueden ser, por ejemplo, transistores, capacitores, resistores, inductores y similares. En la realización en particular mostrada, los componentes eléctricos 16 pueden ser varios transistores 16a, un capacitor 16b y un resistor 16c; no obstante, el dispositivo 10 de circuito puede incluir otros... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto (160) de placa de circuito que comprende:

una placa (161) de circuito que tiene una superficie exterior; estando la superficie exterior configurada con una pluralidad de componentes eléctricos discretos (164, 170) que son fabricados independientemente unos de otros.

una primera capa dieléctrica protectora (150) superpuesta a la superficie exterior y caracterizada por una segunda capa dieléctrica (158) superponiendo la primera capa dieléctrica protectora (150) y la pluralidad de los componentes eléctricos (164, 170) discretos, la segunda capa dieléctrica (158) comprende un material dieléctrico con un módulo de elasticidad inferior a 3.5 Giga-Pascales (GPa) , una constante dieléctrica inferior a 3.0, una pérdida dieléctrica inferior a 0.008, una absorción de humedad inferior a 0.04 por ciento, una resistencia de voltaje de perforación de más de 2 millones de voltios/centímetro (MV/cm) , una estabilidad de temperatura a 300º Celsius, libre de poros en películas de más de 50 Angstroms, hidrofóbicos con un ángulo de humectación superior a 45 grados, capaz de ser depositado conformalmente sobre y bajo estructuras 3D con un espesor uniforme inferior o igual al 30%.

2. El conjunto (160) de placa de circuito de la reivindicación 1, que comprende además una segunda capa dieléctrica (158) que tiene un grosor en el intervalo de aproximadamente 5 nm a 200 nm (50 a 2000 angstrom) y donde la primera capa dieléctrica protectora es un material dieléctrico con una permebilidad a la humedad inferior a 0.01 gramos/metro2/día, una constante dieléctrica inferior a 10, una pérdida dieléctrica inferior a 0.005, una resistencia de voltaje de perforación de más de 8 millones de voltios/centímetro (MV/cm) , una resistividad de hoja superior a 1015 ohmios-centímetro, y es capaz de ser depositado conformemente sobre y bajo estructuras 3D con una uniformidad de espesor inferior o igual al 30%.

3. El conjunto (160) de placa de circuito de la reivindicación 1 o 2, donde el material dieléctrico es óxido de silicio o está hecho de un material seleccionado del grupo consistente de alúmina, óxido de tantalio, óxido de berilio, óxido de hafnio, nitruro de silicio, óxido de silicio, un parileno fluorado y politetrafluoroetileno (PTFE) y/o donde la primera capa dieléctrica protectora (150) está hecha de alúmina.

4. El conjunto (160) de placa de circuito de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además una capa dieléctrica protectora adicional (156) entre la primera capa dieléctrica protectora (150) y la segunda capa dieléctrica (158) , teniendo lacapa dieléctrica protectora adicional (156) un grosor en el intervalo de aproximadamente 5 nm a 200 nm (50 a 2000 angstrom) y siendo opcionalmente un nanolaminado que comprende combinaciones alternadas de material nanolaminado que se selecciona del grupo que consiste de alúmina, óxido de tantalio, óxido de berilio, óxido de hafnio, dióxido de silicio, parileno fluorado, acrílico y politetrafluoroetileno (PTFE) depositado de vapor.

5. El conjunto (160) de placa de circuito de las reivindicaciones 1 a 4, donde la pluralidad de los componentes eléctricos discretos (164, 170) se seleccionan del grupo que consiste de resistores, capacitores, inductores, diodos, y transistores, y/o la placa de circuito (161) comprende además una o más características a nivel de conjunto que se seleccionan del grupo que consiste en pistas de placa (162) , interconexiones de cables (166) , trazado de surcos, bordes de patrón del circuito integrado, y conexiones externas al conjunto del circuito (160)

6. El conjunto (160) de placa de circuito de las reivindicaciones 1 a 5, que además comprende una capa inicial de nitruro de silicio o óxido de silicio entre la superficie del substrato y la primera capa dieléctrica protectora, la capa inicial de nitruro de silicio o óxido de silicio tiene un espesor en el rango de 25 a 400 Angstroms.

7. El conjunto (160) de placa de circuito de las reivindicaciones 1 a 6, que además comprende un promotor de adhesión entre la primera capa dieléctrica protectora (150) y la segunda capa dieléctrica (158) , el promotor de adhesión comprende opcionalmente una capa de óxido de silicio usada independientemente o en conjunción con gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano.

8. El conjunto (160) de placa de circuito de las reivindicaciones 1 a 7, que además comprende un recinto de tapa abovedada dispuesta sobre uno de la pluralidad de componentes eléctricos discretos (164, 170) y entre la segunda capa dieléctrica (158) y un recubrimiento dieléctrico adicional (156) , siendo el recubrimiento dieléctrico adicional (156) un polímero basado en un material de recubrimiento conformal que se selecciona del grupo que consiste en polimonocloroparixilileno, polidicloroparaxilileno, poliparaxilileno, parileno fluorado, acrílico, silicona y politetrafluoroetileno (PTFE) , además el conjunto de la placa de circuito comprende un recubrimiento inorgánico o de composite orgánico o inorgánico sobre el recubrimiento dieléctrico adicional (156) , siendo el recubrimiento inorgánico

o recubrimiento de composite orgánico o inorgánico un nanolaminado seleccionado del grupo consistente en alúmina, nitruro de silicio, óxido de silicio, óxido de hafnio, óxido de berilio, óxido de tantalio, óxido de cinc, polimonocloroparaxilileno, polidicloroxilileno, poliparaxilileno, parileno fluorado, y politetrafluoroetileno (PTFE) , en donde el recubrimiento dieléctrico adicional (156) es opcionalmente un recubrimiento inorgánico seleccionado del grupo consistente de alúmina, nitruro de silicio, óxido de silicio, óxido de hafnio, óxido de berilio, óxido de tantalio, y óxido de cinc o un recubrimiento nanolaminado inorgánico que consiste en capas alternas seleccionadas del grupo que consiste de alúmina, nitruro de silicio, óxido de silicio, óxido de hafnio, óxido de berilio, óxido de tantalio y óxido de cinc.

9. Un método que comprende:

Proporcionar una placa de circuito (161) que tiene una superficie más externa, siendo la superficie más externa configurada con una pluralidad de componentes eléctricos discretos (164, 170) que se fabrican independientemente uno de otro;

Recubrir la superficie más externa y la pluralidad de los componentes eléctricos discretos (164, 170) con una primera capa dieléctrica protectora (150) ; y caracterizada por el recubrimiento de la primera capa dieléctrica protectora (150) con una segunda capa dieléctrica (158) , la segunda capa dieléctrica (158) comprende un material dieléctrico con un módulo de elasticidad inferior a 3.5 Giga-Pascales (GPa) , una constante dieléctrica inferior a 2.7, una pérdida dieléctrica inferior a 0.002, resistencia de voltaje de perforación de más de 2 millones de voltios/centímetro (MV/cm) , estabilidad a 300º Celsius de temperatura, densidad de defectos inferior a 0.5/centímetro, libre de poros en películas de más de 50 Angstroms, capaces de ser depositadas conformalmente sobre y bajo estructuras 3D con espesor uniforme inferior o igual al 10%.

10. El método de la reivindicación 9, en donde el recubrimiento de la primera capa dieléctrica protectora (150) con una segunda capa dieléctrica (158) , además comprende el recubrimiento de la primera capa dieléctrica protectora (150) con una segunda capa dieléctrica (158) que tiene un grosor en el rango de aproximadamente 50 a 2000 angstroms y/o hecho de un material que se selecciona del grupo que consiste de alúmina, óxido de silicio, y parileno fluorado.

11. El método de la reivindicación 9 o 10, en el que el recubrimiento de la superficie más externa y la pluralidad de componentes eléctricos discretos (164, 170) con una primera capa dieléctrica protectora (150) , además comprende, el recubrimiento de la capa más externa y la pluralidad de los componentes eléctricos discretos (164, 170) con una primera capa dieléctrica protectora hecha de generalmente un material insoluble a la humedad que tiene una permeabilidad a la humedad inferior a 0, 01 gramo/metro2/ día, una absorción de humedad inferior al 0, 04 por ciento, una constante dieléctrica inferior a 10, una pérdida dieléctrica inferior a 0, 005, una resistencia de voltaje de porforación superior a 8 millones de voltios/centímetro, una resistividad de hoja superior a 1015 ohmios-centímetro, y una densidad de defectos inferior a 0, 5/centímetro2, siendo la primera capa dieléctrica protectora opcionalmente hecha de alúmina.

12. El método de cualquiera de las reivindicaciones de 9 a 11, en donde la primera capa dieléctrica protectora (150) tiene un espesor en el rango de aproximadamente 50 a 2000 angstroms y/o es un nanolaminado que comprende combinaciones alternadas de material nanolaminado que es seleccionado del grupo que consiste de alúmina y óxido de silicio, alúmina y parileno fluorado, alúmina y acrílico, y alúmina y politetrafluoroetileno (PTFE) depositado en vapor.

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones de 9 a 12, que además comprende, antes del recubrimiento de la primera capa dieléctrica protectora (150) con una segunda capa dieléctrica (158) , la aplicación de una capa de un promotor de adhesión a la primera capa dieléctrica protectora (150) , el promotor de adhesión opcionalmente comprende gamma-metacriloxipropiltrimetoxisilano y/o el recubrimiento de la primera capa dieléctrica protectora (150) con una capa dieléctrica protectora adicional (156) , teniendo la capa dieléctrica protectora adicional (156) un grosor en el rango de aproximadamente 50 a 1000 angstroms.

14. El método de cualquiera de las reivindicaciones de 9 a 13, que además comprende la colocación de un recinto de tapa abovedada sobre uno de la pluralidad de los componentes eléctricos discretos (164, 170) y el recubrimiento de la superficie más externa y el recinto de tapa abovedada con un recubrimiento dieléctrico adicional siendo opcionalmente un material de recubrimiento conformal basado en polímero que es seleccionado del grupo que consiste de polimonocloroparaxilileno, polidicloroparaxilileno, poliparaxilileno, parileno fluorado, acrílico, silicona y politetrafluoroetileno (PTFE) , y opcionalmente que además comprende el recubrimiento del recubrimiento dieléctrico adicional con un recubrimiento orgánico o inorgánico de un composite orgánico o inorgánico siendo opcionalmente un nanolaminado seleccionado del grupo que consiste de alúmina, nitruro de silicio, óxido de silicio, óxido de hafnio, óxido de berilio, óxido de tantalio, óxido de cinc, polimonocloroparaxilileno, polidicloroparaxilileno, poliparaxilileno, parileno fluorado y politetrafluoroetileno (PTFE) .

15. El método de cualquiera de las reivindicaciones de 9 a 14 que comprende acoplar una pluralidad de componentes eléctricos discretos (164, 170) a la superficie más externa en una fase a nivel de conjunto, en el que el recubrimiento de la superficie más externa y la pluralidad de componentes eléctricos discretos (164, 170) con la primera capa dieléctrica (150) es llevado a cabo en la fase a nivel de conjunto.

FIG. 3

PROCEDIMIENTO DE RECUBRIMIENTO COMBINADO A NIVEL DE OBLEA Y CONJUNTO

RECUBRIMIENTO A NIVEL DE OBLEA RECUBRIMIENTO A NIVEL DE CONJUNTO

Ejemplo FIG 1 REF GROSOR DE ALÚMINA ANGSTROM GROSOR DE SÍLICE ANGSTROM PARILENO FLUORADO ANGSTROM GROSOR DE ALÚMINA ANGSTROM GROSOR DE SÍLICE ANGSTROM PARILENO FLUORADO ANGSTROM

1a

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 0 0 50-2000 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 0 0

1b

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 0 0 0 0 50-2000

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 0 0

1c

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 0 0 0 50-2000

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 0 0

1d

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 0 0 0 50-2000 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 0 50-2000

1d

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 0 0 50-2000 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 50-2000 0

2a

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 50-2000

2b

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 2 156 50-2000 0 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 50-2000 0

2c

CAPA DIELÉCTRICA 1 150 50-2000 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 156 50-2000 0 0 0 0

CAPA DIELÉCTRICA 3 158 0 0 0 0 50-2000

FIG. 7