Рефераты / Многокристальные микромодули (вар.8) / kursachr

Суперкомпоненты. Развитие ТПМ как эффективнейшего средства

миниатюризации ЭВС от ЭУ на ПМ компонентах (ПМК) в

микрокорпу­сах до ЭУ на БК так же естественно, как и

повышение плотности ком­мутации плат-носителей выводов,

оснований корпусов и т.д., на которых БК монтируются. С этой

точки зрения минимальную длину и макси­мальную плотность

сигнальных трактов (а следовательно, и наибольшее

быстродействие ЭУ) можно получить при многоуровневой

разводке коммутации на самом кристалле. Поэтому весьма

заманчивой казалась идея создания сверхплотноупакованной

аппаратуры в одном большом кристалле (суперчипе) на основе

интеграции различных структур БИС и СБИС (субчипов) ,

объединяемых в систему с помощью многоуровневой

коммутации на поверхности суперчипа. Однако реализация

суперчипа оказалась нецелесообразной не только из-за

сложностей сопряжения таких устройств с органами

управления, индикации и т. д., но главным об­разом по

следующим причинам:

• - весьма низкого выхода годных изделий из-за неудовлетворитель­ной технологической совместимости разнородных структур БИС (СБИС), изготавливаемых в одном технологическом цикле, по техноло­гическим ограничениям и функциональным критериям (например, од­новременное изготовление устройств сопряжения со специальной логи­кой работы (не требующих сверхвысокого быстродействия) с универ­сальными устройствами высокого быстродействия (с БИС (СБИС) памя­ти, со СБИС обработки изображений и др.); ограниченности в технических и программных средствах , а также в технологических нормах проектирования оригинальных СБИС с про­извольной логикой;

• существенного удорожания процессов проектирования, изготов­ления и отработки конструкции и технологии (включая контроль и ис­пытания) интегрированных СБИС.

В конечном счете технико-экономически целесообразной

оказалась интеграция однотипных структур БИС (СБИС) в виде суперчипа с ис­пользованием разнотипных СБИС в виде навесных БК, монтируемых на поверхности суперчипа по СОВ- или ТМВ-технологиям [2, 6]. Это, в сущности, возврат к гибридным

тонкопленочным микросборкам, но уже в новом качестве, т.е. это сверхбольшие МСБ (СБМСБ), отличающиеся от ранее освоенных МСБ не только высокоплотной компоновкой БИС (СБИС, УБИС), но и многоиерархическим применением (т.е. СБМСБ может использоваться как в качестве навесного компонента, так и ячей­ки, узла, блока ЭУ либо готового устройства).

Со второй половины 80-х годов появилось большое разнообразие конструкторско-технологических вариантов СБМСБ , названных суперкомпонентами, что положило начало развитию нового направления ТПМ, известного как многокристальные модули

(МКМ). Современное состояние перспективных разрабо­ток МКМ (рис.1) можно охарактеризовать следующими осо­бенностями:

- преимущественное использование бескорпусных либо

полукорпусированных БИС (СБИС, УБИС), а в отдельных случаях и совместно с пассивными чип - компонентами;

• широкое использование толсто- и тонкопленочной технологий;

Рис.1, Примеры использования бескорпусных кристаллов ИС (БИС, СБИС) при сборке и монтаже электронных устройств, включая суперкомпоненты: а – проволочный монтаж микросваркой; б - монтаж пайкой с использованием балочных и столбиковых выводов с заглублением кристаллов; в - монтаж микросваркой с использованием ленточных (паучковых) выводов по варианту " кристалл лицом вверх"; г - монтаж микросваркой (пайкой) с использованием плоских ленточных выводов по варианту "кристалл лицом вниз"; д, е - монтаж пайкой с применением столбиковых выводов по варианту "кристалл лицом вниз" соответственно на одной стороне платы с двухсторонней металлизацией (д) и с двух сторон многослойной платы (е). 1 - кристалл; 2 – выводные контактные площадки кристалла; 3 - диэлектрическое основание КП; 4 – проводящие элементы платы; 5 - монтажная проволока диаметром 30-40 мкм; 6- клей с тешоотводшцим наполнителем; 7 - балочные выводы; 8 - шариковые (или столбиковые) выводы; 9 - ленточные выводы, формуемые в виде "паука"; 10 - ленточные пленарные выводы; 11 - межслойная коммутация; 12 - КП с многоуровневой разводной коммутации.

• использование коммутационных плат (подложек) с многоуровне­вой

разводкой коммутации; с рельефной поверхностью (для заглубления компонентов во время сборки) при создании объемных МКМ (ОМКМ); со встроенными пассивными пленочными элементами; со встроенными теплоотводами в структуру подложки для мощных ОМКМ;

• применение (кроме кремния) разнообразных органических и не

органических материалов (а также их сочетаний) в качестве оснований плат (подложек);

• применение новых перспективных способов монтажа, исклю­чающих традиционные методы микроконтактирования, т.е. пайку и микросварку. Это прежде всего способы сращивания металлизации БК и контактных площадок платы, а также различные способы реализации полимерной технологии, как можно видеть из рис.2.

• Интенсивному развитию технологий для создания МКМ и ОМКМ (или объемных интегральных модулей, т.е. ОИМ) (см. рис.2) способ­ствовали не только имевшиеся конструкторско-технологические нара­ботки по изготовлению ГИС (БГИС) и МСБ, но и расширение сферы применения сверхминиатюрных устройств, для которых во многих слу­чаях тонкопленочная технология просто не имеет альтернативы . Речь идет в первую очередь об аппаратуре микроволнового диапазона, каче­ство и надежность функционирования которой в основном зависит от точности воспроизведения малых топологических размеров элементов схемы. Проблематичными для МКМ и ОИМ все еще остаются сложности их проектирования и изготовления, невозможность быстрого внесения коррективов при отработке конкретных конструкгорско-технологических вариантов, а также защита от влияния дестабилизи­рующих факторов внешней среды и пока еще высокая стоимость разра­боток. Что касается низкой ремонтопригодности, то потребителям она меньше всего нужна, гораздо больше их интересует безотказность в ра­боте и с этой точки зрения перспективность МКМ, включая ОИМ, не вызывает сомнений .Результаты сравнительного анализа перспективных ЭВС, создан­ных на основе ЭУ (в виде сборочных узлов), выполненных с примене­нием ТПМ и отличающихся плотностью монтажа, используемыми тех­нологиями изготовления и техникой корпусирования компонентов, даны и табл.3. Обобщенные показатели эффективности применения ЭУ для представленных вариантов реализации 1-6 объединяют три важных показателя аппаратуры: мощностьхразмерыхстоимость. Все значения показателей приведены относительно принятых за единицу показателей самого простого сборочного узла на печатной плате (вариант 1). В сущ­ности, ЭУ, выполненные по вариантам 2-6, являются МКМ, и разнооб­разие способов их реализации значительно увеличивает возможности выбора подходов к решению задач комплексной миниатюризации аппа­ратуры, в том числе для создания многофункциональных оригинальных устройств, включая ФБ, ОИМ и систем с их применением.

Рис. 2. Систематизация способов монтажа при изготовлении МКМ и ОИМ

Таблица 3.

Сравнение показателей эффективности применения ЭУ с различной плотностью монтажа для создания перспективных ЭВС, отн. ед.

		Мощностьх	Массогаба-	Стои-	Обобщенный
№	Кожгфукторско-технологический	х задержка	ритный	иость	Показатель
п/п	Вариант реализации ЭУ		показатель		Эффектив-
					Ности
1	Корпусированные ТМК и ПМК на
	Сгеклотекстолитовой плате	1,00	1,00	1,00	1,00
2	Толстопленочная многослойная МСБ с
	Керамическими кристаллодержателями	1,08	0,42	1,02	0,46
3	Керамическая многослойная МСБ с БК	0,34	0,20	0,65	0,044
4	Тонкопленочная многослойная МСБ с
	TAB ПМК на одной стороне КП (с раз-	0,19	0,14	0,60	0,016
	Личными материалами основания КП)
5	Тонкопленочная многослойная МСБ с
	Интегрированными в объеме пластины	ОДО	0,09	0,46	0,0041
	БИС (СБИС) и БК на ее поверхности
6	Тонкопленочная многослойная МСБ (на
	Различных, в том числе гибких	0,08	0,07	0,44	0,0025
	Основаниях КП) с БК СБИС (УБИС)
	При двухстороннем их монтаже (в том
	Числе с использованием заглубления
	Компонентов, встроенных пассивных
	Элементов)

Список используемой литературы:

1. Гуськов Г.Я., Блинов Г.А., Газаров А.А. “Монтаж

микроэлектронной аппаратуры”.

2. А.В. Заводян, В.А. Волков “Производство современных ЭВС.

Учебное пособие. Ч.2. ”