2.14. Коммутационные платы микросборок

Коммутационная плата микросборки представляет собой миниатюр­ный аналог многослойной ПП. На поверхности коммутационных плат монтируются компоненты микросборки - бескорпусные интегральные МС (кристаллы), микроплаты с группой интегральных тонкопленочных резисторов (согласующих входы и выходы ИМС), одиночные объемные миниатюрные конденсаторы (в качестве развязывающих элементов). Высокая плотность монтажа требует и высокого разрешения коммутационного рисунка. В отличие от ПП его получают путем осаждения тонких пленок в ва­кууме с последующей фотолитографией, или по толстопленочной технологии. Коммутационные проводники должны находиться на нижних уровнях платы, а на поверхность выходить только монтажные площадки для сварки или пайки выводов (перемычек) компонентов.

В зависимости от материала изолирующих слоев и способа их формирования коммутационные платы можно разделить на четыре типа: тонкопленочные с использованием осаждения в вакууме; тонкопленочные с использованием окисления алюминия в электролите (анодирование); толстопленочные; на основе многослойной керамики.

Тонкопленочные платы

Формирование слоев (уровней) тонкопленочной платы выполняется на общей подложке из электроизолирующего материала (ситалл, поликор и др.) путем повторяющихся циклов осаждение тонкой пленки в вакууме - фотолитография. Из рис. 2.25 следует, что осажденный сплошной слой электропроводящего металла (чаще всего алюминия) после фотолитографии превращается в систему проводников, перпендикулярных плоскости чертежа. В этой системе предусматривают расширенные площадки для контактных переходов на следующий уровень. В осажденном затем в вакууме изолирующем слое с помощью фотолитографии получают окна для контактных переходов, и вновь осаждается электропроводящий слой, в котором фотолитографией формируют систему проводников, ортогональных к нижележащим. При этом через окна в изолирующем слое создается контактный переход. Эти циклы повторяются вплоть до последнего, верхнего уровня металлизации. В последнем изолирующем слое вскрываются лишь окна над монтажными площадками: для электромонтажа компонентов и периферийными площадками для монтажа микросборки в целом в модуле следующего уровня (например, на ПП ячейки).

Рис. 2.25. Структура тонкопленочной коммутационной платы (нижние уровни)

Нетрудно заметить, что с первого же цикла обработки в многоуровневой системе возникает и развивается рельеф, создающий ступеньки в изолирующих и проводящих слоях (на рис. 2.25 отмечены кружками). Эти участки являются потенциальной причиной отказа: в первом случае - пробоя изоляции, во втором - разрушения проводника.

Тонкопленочные платы на основе анодированного алюминия

Сохранение плоскостности покрытий на каждом этапе обработки обеспечивает применение в качестве изолирующих слоев оксида алюминия (А1₂О₃), получаемого путем окисления алюминиевого покрытия в электролите. В зависимости от режимов электролитического окисления (анодирования) можно с малой скоростью роста получить пленку оксида алюминия с высокими электрическими свойствами или ускоренно получить пленку с пониженными электрическими свойствами. В первом случае плотную пленку получают на мягких режимах (малые плотности тока) и используют для изоляции смежных уровней проводников. Во втором случае пористую пленку формируют на форсированных режимах (высокие плотности тока) и используют для изоляции соседних проводников одного уровня, причем снижение пробивной напряженности пленки компенсиоуется увеличениемтолщины (точнее - ширины) пленки 

Рис. 2.26. Последовательность формирования коммутационной платы на основе анодированного алюминия (нижние уровни)

На рис. 2.26 показана последовательность формирования первого цикла обработки. После осаждения на подложку 1 сплошного слоя алюминия 2 на поверхности формируют фотомаску 3, рисунок которой соответствует рисунку промежутков между будущими проводниками. Выполнив на мягких режимах избирательное анодирование алюминия, получают тонкий (около 0,2 мкм) и плотный слой 4 А1₂О₃ (рис. 2.26, а). Далее (рис. 2.26, б) фотомаску удаляют и выполняют анодирование на форсированных режимах на всю толщину пленки 5 (маской при этом служит тонкий плотный слой окисла). Путем фо­толитографии (рис. 2.26, в) удаляют участки тонкого окисла, не защищенные фотомаской 6, для создания контактных переходов и напыляют (рис. 2.26, г) следующийсплошной слой алюминия 7 (второй уровень металлизации). Затем описанный цикл повторяется.