1

7.14. 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.

Рис. 7.30. Структура тонкопленочной коммутационной платы (нижние уровни)

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. 7.30 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 осаж­дают электропроводящий слой, в котором фотолитографией формируют систе­му проводников, ортогональных к нижележащим. При этом через окна в изолирующем слое создают 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).

Нетрудно заметить, что с первого же цикла обработки в многоуровневой системе возникает и развивается рельеф, создающий ступеньки в изоли­рующих и проводящих слоях (на рис. 7.30 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 (Al₂O₃),

273

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 пробивного напряжения пленки компенсируется увеличением ее толщины (точнее — ширины) (U_пр= E_пр d).

На рис. 7.31 показана последовательность формирования первого цикла обработки. После осаждения на подложку 1 сплошного слоя алюминия 2 на поверхности формируют фотомаску3, рисунок которой соответствует ри­сунку промежутков между будущими проводниками. Выполнив на мягких режимах избирательное анодирование алюминия, получают тонкий (около 0,2 мкм) и плотный слой оксида алюминия4 (см. рис. 7.31,а). Далее (см.рис. 7.31, б) фотомаску удаляют и выполняют анодирование на форсированных режимах на всю толщину пленки 5 (маской при этом служит тонкий плотный слой окисла). Путем фотолитографии (см. рис. 7.31, в) удаляют участки тонкого окисла, не защищенные фотомаской 6, для создания контактных переходов и напыляют (см. рис. 7.31, г) следующий сплошной слой алюминия 7 (второй уровень металлизации). Затем описанный цикл повторяется.