4 Многокристальные модули (мkм): конструктивные особенности, выбор материалов подложки, технология сборки. Внутренний монтаж кристаллов на подложки из алюминия.

Многокристальные модули (МКМ) - новый этап в развитии техники и технологии сборки радиоэлектронной аппаратуры. Необходимость значительного повышения рабочих частот, улучшения отвода тепла, увеличения количества выводов современных БИС, дальнейшего снижения габаритов и веса при одновременном снижении стоимости приводят к широкому применению многокристальных модулей

Структура МКМ

1- сигнальные слои, 2- кристаллы, 3- SMD,

4- кремниевая подложка

Конструктивные типы МКМ: Модуль памяти в двухмерном исполнении; Модуль памяти в трехмерном исполнении и в бескорпусном исполнении

Материалы подложек для МКМ

Керамика на основе оксида алюминия (высокая теплопроводность, повышенная механическая прочность, малая ширина проводников),( высокая диэлектрическая проницаемость в 2 раза выше, чем у FR-4,различный с кремнием ТКЛР

Карбид кремния (близкий к кремнию ТКЛР)

Полиимид (гибкость формы), (разница в ТКЛР).

Кремний (высокая теплопроводность и низкая диэлектрическая проницаемость)

Межсоединения в МКМ

1. Flip-chip технология

2. С применением полиимидной ленты носителя

3. Внутренний монтаж кристаллов

Внутренний монтаж кристаллов

1. На подложке из алюминия штампом пробиваются прямоугольные отверстия, соответствующие размерам кристаллов; в керамической или поликоровой пластине- прожигание лучом лазера.

2.  На подложке анодированием формируется диэлектрический слой.

3. На подложку укладывается полиимидная пленка толщиной 12 мкм . На пленку укладывается основание микроблока- плата.

4. Кристаллы ИС размещаются в отверстиях подложки так, чтобы верхняя сторона кристаллов с контактными площадками находилась наверху;

5.   К подложке и кристаллам прикладывается давление 0,5 МПа и температура 350 С, в результате чего адгезионная пленка приклеивается к лицевым сторонам каждого кристалла ИС и основанию микроблока;

6.  Ионно-химическим травлением в полиимидной пленке формируются отверстия, вскрывающие контактные площадки ИС;

7.  Подложку размещают на столе из магнитного материала, сверху на подложку с высокой точностью накладывают коваровую маску (фольгу с тонкими прорезями), и стол плотно прижимает ее к подложке;

8.  Вакуумным напылением через маску формируют токоведущие дорожки из меди ( подслой Ti для обеспечения высокой адгезии) и Ni (защитного слоя). Ширина проводников 50 или 70 мкм. В результате без пайки и сварки получается соединение контактных площадок ИС с токоведущими дорожками платы. После нанесения слоев Ti – Cu – Ni коваровая маска снимается с подложки;

9.   На полученную топологию первого слоя вновь наносятся полиимидная пленка, в которой ионным травителем вскрываются переходные межуровневые отверстия, и через вторую маску производится формирование второго слоя разводки с контактными площадками. Одновременно с формированием второго уровня топологии платы происходит формирование переходных соединений верхнего и нижнего уровней. Возможно формирование до 30 слоев топологии.

10. На контактные площадки наносится припойная паста, устанавливаются SMD и паяются.

Преимущества внутреннего монтажа кристаллов

• Отсутствие выводов ИС, и следовательно, отсутствие паяных и сварных соединений этих выводов с контактными площадками платы;

• · Формирование проводника сухим методом. Нет остатков травителя, вызывающих деградацию тонких проводников обычных ПП;

• ·Близость значений ТКЛР кристалла, оксидного защитного слоя подложки, керамических корпусов конденсаторов и ситалловых корпусов резисторов гарантирует безотказную работу блоков при резких перепадах температуры;

• · Кристаллы ИС, уложенные в алюминиевую или керамическую подложку, находятся в условиях постоянной тепловой разгрузки, что повышает надежность работы ИС;

• ·  Подложка из алюминия создает не только тепловую разгрузку кристаллов, но и защищает схемы от электромагнитного воздействия.

• Электронные модули, выполненные по технологии “внутреннего монтажа” имеют в 10-20 раз меньшие габариты, чем SMT.