- •Тема 1. Комплексная микроминиатюризация и автоматизированные
- •Цели и задачи микроэлектронной аппаратуры
- •Основные пути выбора конструктивно-компоновочной схемы и методов монтажа мэа
- •Элементная база и ее влияние на конструкцию мэа
- •Корпусированная элементная база
- •Динамика развития основных исходных конструкторских
- •Бескорпусная элементная база
- •Исходные данные задания
- •Порядок выполнения задания
- •Пример выполнения задания практического занятия
- •Результаты, полученные при выполнении задания
- •Тема 2. Конструктивные исполнения и современные технологии сборки элементной базы.
- •Микросхемы, элементы, компоненты
- •Классификация микросхем
- •Современные корпуса дискретных полупроводниковых приборов или их сборок
- •Современные корпуса дискретных полупроводниковых приборов или их сборок
- •Бескорпусная элементная база
- •Имс с проволочными выводами
- •Термокомпрессионная сварка
- •Сварка с косвенным импульсным нагревом
- •Кристаллы с балочными выводами
- •Имс с организованными шариковыми выводами
- •Имс с организованными выводами на гибком носителе
- •Классификация типов ленточных носителей
- •Одноточечная автоматизированная сборка на ленту-носитель
- •Резисторы
- •Основные сведения об объемных резисторах
- •Конденсаторы
- •Относительные диэлектрические проницаемости
- •Катушки индуктивности
- •Технология монтажа пассивных компонентов
- •Практическое занятие оптимизация технологических режимов процесса микроконтактирования бескорпусных кристаллов сбис в электронных устройствах с высокоплотным монтажом
- •Теоретические сведения Элементная база для сборки и монтажа мэу
- •Оценка и анализ качества микроконтактирования
- •Порядок выполнения заданий
- •Примеры выполнения заданий практического занятия Задание 1
- •Задание 2
- •Тема 3. Многоуровневые коммутационные системы.
- •Монтаж микросборок и ячеек мэа
- •Сводные характеристики многослойных керамических плат
- •Типы печатных плат
- •Двухсторонние печатные платы
- •Многослойные печатные платы
- •Гибкие печатные платы
- •Рельефные печатные платы (рпп)
- •Характеристики рельефных плат
- •Сравнение технологических и стоимостных характеристик рельефной и многослойной печатной платы
- •Гибкие печатные платы
- •Основные элементы конструкции гибких печатных плат
- •Полиимидные пленки
- •Адгезивы
- •Гибко-жёсткие печатные платы
- •Миниатюрные охлаждающие агрегаты
- •Радиаторы
- •Теплопроводящие трубки
- •Углеродные нанотрубки
- •Охлаждение элементом Пельтье
- •Плоские теплоотводы
- •Охлаждение микросхем распылением на них жидкости
- •Капиллярная система теплоотвода ibm
- •Особенности обеспечения теплоотвода в теплонапряженных модулях
- •Обеспечение теплоотвода при монтаже высокоскоростных модулей на основе бескорпусных бис
- •Конструкции и компоновочные схемы радиоэлектронных ячеек
- •Особенности конструктивно-технологических принципов построения мэа свч диапазона и источников вторичного электропитания.
- •Особенности монтажа микросборок и ячеек свч диапазона.
- •Теоретические сведения
- •Сравнительные параметры мкп, выполненных по различным технологиям
- •Исходные данные заданий
- •Пример выполнения задания практического занятия
- •Тема 4. Технологии внутриячеечного монтажа.
- •Лекция 18. Паяные соединения. Особенности и способы пайки. Бесфлюсовая пайка. Контроль качества. Бессвинцовая технология пайки. Общее понятие процесса пайки и паяных швов.
- •Технология пайки
- •Основный виды пайки.
- •Способы пайки.
- •Типы паяных соединений.
- •Подготовка деталей к пайке и пайка.
- •Дефекты паяных соединений и контроль качества. Типы дефектов паяных соединений.
- •Контроль качества.
- •Возможные дефекты
- •Выбор припойной пасты.
- •Состав припойных паст.
- •Характеристики частиц в припойных пастах.
- •Свойства флюсов.
- •Трафаретный метод нанесения припойной пасты.
- •Диспенсорный метод нанесения припойной пасты
- •Нанесение припойной пасты.
- •Результаты выполнения задания
- •Тема 5. Конструкторско-технологические особенности
- •Лекция 24,25. Герметизация компонентов рэа. Способы контроля герметичности.
- •Структура процесса герметизации
- •Входной контроль
- •Приготовление герметизирующего состава
- •Подготовка герметизируемого изделия
- •Герметизация изделий
- •Сварка.
- •Пропитка
- •Обволакивание
- •Заливка
- •Опрессовка
- •Герметизация капсулированием
- •Герметизация в вакуум-плотных корпусах
- •Практическое занятие герметизация эвс и их конструктивов
- •Теоретические сведения
- •Исходные данные задания
- •Пример выполнения задания практического занятия
- •Порядок выполнения задания
- •Пример выполнения задания практического занятия
Тема 3. Многоуровневые коммутационные системы.
Лекция 9-10. Коммутационные системы микроскобок и ячеек. Конструктивные типы многослойных жёстких и гибких платоснований и технология их производства.
Монтаж микросборок и ячеек мэа
Коммутационные платы для микросборок
В качестве коммутационных плат для микросборок в основном используются тонко- и толстопленочные схемы, причем кроме проводящих шин и КП на платах одновременно изготавливается ряд пассивных элементов схемы: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности (тонкопленочные схемы). Исходя из анализа конструктивно-технологических принципов формирования микросборок, можно указать основные требования, которые предъявляются к коммутационным платам микросборок:
- высокая плотность рисунка элементов схемы, в том числе контактных площадок для присоединения кристаллов; необходимо, чтобы минимальный шаг контактных площадок совпадал с шагом выходных КП кристалла;
- в связи с требованием увеличения плотности рисунка, широким внедрением автоматизированных систем проектирования возникает необходимость использования многоуровневой коммутации;
- обеспечение хорошей ремонтоспособности схемы, которая включает в себя возможности отрыва любой связи и создание новой, соединение пассивного элемента и создание в схеме нового, неоднократное присоединение выводов навесных элементов на КП и замена этих навесных элементов на плате;
- применение таких подложек для микросборок, которые имеют хорошую теплопроводность (для мощных схем) и механическую прочность.
Заметим, что для толстопленочных схем чаще всего применяются подложки из окиси алюминия: керамика 22ХС и поликор; для тонкопленочных — ситалл и поликор. Для мощных схем широко применяются эмалированная сталь (толстопленочные) и анодированный алюминий (тонкопленочные).
В качестве материалов для проводящих шин тонкопленочной технологии микросборок используются металлы, имеющие минимальное значение сопротивления (медь с подслоем хрома, золото с подслоем хрома, алюминий), в связи, с чем тонкопленочная технология находит преимущественное применение при изготовлении СВЧ микросборок. В толстопленочной технологии для этих же целей используются проводниковые пасты на основе благородных металлов и их сплавов (серебро, палладий, золото); реже используются композиции, включающие медь, никель. Часто для создания хороших условий для присоединения выводов навесных компонентов толстопленочные проводники облуживают; иногда с этой - же целью их покрывают металлическими слоями золота и никеля электрохимическими методами.
Поскольку в толстопленочной технологии применяется последовательное .намазывание паст через трафареты и их дальнейшая термообработка при температурах 500—1200°С, в техпроцессе необходимо обеспечить стабильность состава проводящих и диэлектрических слоев при температурах, равных температурам вжигания последующих проводящих и диэлектрических слоев. Поэтому число уровней разводки обычно невелико — ведь для каждого металлического и диэлектрического слоев по существу необходима паста с другим составом (обычно используется до четырех паст). Второй особенностью температурных процессов при создании толстопленочных схем является возможность коробления и растрескивания подложек большого размера. Поэтому при размере плат до 60X48 мм толщина подложек обычно 0,8—1,5 мм, а свыше указанного размера — от 2 до 4 мм. Однако и в этом случае процент выхода годных плат размером около 100X100 мм еще недостаточно высок. Для межслойной изоляции используются пасты на основе кристаллизирующихся стекол и композиционных материалов (стекло — керамика). После обжига эти материалы повторно не размягчаются, если их даже нагреть до температуры, значительно превышающей температуру обжига. Использование стеклокерамических композиций с большим содержанием керамического наполнителя позволяет получать переходные отверстия до 0,25 мм. Для того чтобы не возникало большое количество коротких замыканий между уровнями разводки, толщины толстых диэлектрических пленок составляют не менее 45 мкм. Не менее 20 мкм составляют обычно и толщины проводящих пленок — для получения необходимого удельного поверхностного сопротивления порядка 0,005 Ом/кв. Как известно, технология толстопленочных резисторов позволяет получать необходимый набор номиналов резисторов для схемы (за исключением, пожалуй, прецизионных). Однако требуется индивидуальная подгонка резисторов (пескоструйная или лазерная), так как невоспроизводимость удельного поверхностного сопротивления при изготовлении достигает ±50%. В настоящее время связан ряд производительных автоматов для такой подгонки.
Несмотря на большое значение диэлектрической проницаемости керамических порошков в пастах на основе стекол из-за не столь высокого значения этого параметров у стекол и большой толщины пленок, удельная емкость толстопленочных конденсаторов невелика. Ввиду этого в толстопленочных микросборках чаще применяют навесные конденсаторы.
Разрешающая способность рисунка толстопленочных схем из-за условий их получения уступает тонкопленочным. Обычно менее 125 мкм ширина линий и зазоров не выполняется, причем в массовом производстве она составляет 200—300 мкм и более.
Методы создания тонкопленочной коммутации в отличие от толстопленочной позволяют достигнуть более высокой разрешающей способности рисунка в одном слое (30—50 мкм), а также большей механической прочности сцепления слоев. Эти методы в настоящее время достаточно хорошо отработаны и базируются на высокопроизводительном оборудовании вакуум-термического, ионно-плазменного распыления (включая магнетронное), плазмохимического и ионного травления, электрохимического осаждения металлов и анодирования; метод получения рисунка — преимущественно контактная фотолитография.
В качестве материалов для тонкопленочных резисторов используются сплавы высоколегированного хромом кремния (РС-5406, РС-3710) и керметы, основу которых составляет высоколегированный хромом кремний и бесщелочное пятикомпонентное стекло С-44-1 (К-20С, К-50С). Диапазон номиналов тонкопленочных резисторов полностью обеспечивает требования схемотехники. При этом каждый тип тонкопленочного резистора можно выполнить в прецизионном исполнении: долговременная стабильность таких резисторов обычно не хуже ±0,05%, ТКС —5-Ю-5 К"1.
Технологический процесс получения тонкопленочных резисторов обеспечивает воспроизводимость номиналов ±(5—10)%, причем групповой отжиг при температуре 400—450°С в течение 5—15 мин резисторов на основе кермета К-50С с удельным поверхностным сопротивлением 500—10 000 Ом/кв. позволяет достигать точности выполнения номиналов ±5% у 99% резисторов. Групповой отжиг эффективен вплоть до воспроизводимости номиналов ±1%.
Удельная емкость тонкопленочных конденсаторов выше, нежели толстопленочных (из-за меньшей толщины слоя диэлектрика), однако рабочее напряжение меньше по тем же причинам. Несмотря на большой выбор применяемых материалов для диэлектрика тонкопленочных конденсаторов, недостаточная надежность последних, вызванная сквозной пористостью, присущей тонким диэлектрическим слоям, обусловила ограниченный перечень таких материалов. По существу в настоящее время используются преимущественно окисные стекла, имеющие наименьшую сквозную пористость при осаждении. Если к этому добавить, что емкость более 0,1 мкФ фактически недостижима и для тонкопленочной технологии, то становится понятно, что и в тонкопленочных микросборках навесные конденсаторы применяются весьма широко. При формировании СВЧ трактов в микросборках преимущественно используются слои меди с подслоем хрома толщиной от 2 до 50 мкм, защищенные слоем никеля или золота (1—3 мкм); геометрия микрополосковых линий выполняется с точностью ±(3—5) мкм. Серебро в тонкопленочных схемах практически не применяется из-за большой миграционной способности. Отметим, что методы вакуумного осаждения металлов не позволяют осаждать слои свыше 10 мкм из-за сильного влияния внутренних механических напряжений (до 150— 20 МПа). Поэтому для получения слоев с относительно небольшими значениями внутренних механических напряжений используется электрохимический метод осаждения металлов.
Так как многоуровневая разводка по структуре тождественна тонкопленочному конденсатору, по вышеуказанным причинам для микросборок формируется 2—3 слоя тонкопленочной разводки. Ограничен и размер микросборок — до 60X48 мм.
В связи с высокими диэлектрическими свойствами некоторых полимерных материалов, широко используемых в микроэлектронике (негативные фоторезисторы на основе циклокаучука, полипиромеллитимидные лаки и др.), простотой их нанесения и создания рисунка с высокой разрешающей способностью, они широко применяются в технологии тонкопленочной многослойной разводки для микросборок. Однако по сравнению с неорганическими диэлектриками следует отметить несколько меньшую температурную устойчивость органических пленок (до 125° С) и их большую пористость, всвязи с чем необходимо использовать слой полимеров толщиной 4—6 мкм.
Одной из критичных операций в тонкопленочной технологии по созданию многоуровневой разводки микросборок является металлизация переходных отверстий, соединяющих один металлический слой со слоем другого уровня. Реализацией этой проблемы в тонкопленочной технологии является метод послойного глубокого анодного окисления. После нанесения слоя алюминия формирование рисунка первого уровня коммутации проводится не фототравлением, а избирательным «сквозным> анодированием второго рода. Затем выполняется еще одно анодное окисление первого рода в местах, где должен проходить второй слой коммутации. Нанесение второго слоя коммутации (чаще всего алюминия) и формирование его рисунка производится обычными способами. Однако ограничением метода создания тонкопленочной многоуровневой коммутации в настоящее время является необходимость проверки качества выполнения операции сквозного анодирования вследствие весьма большой вероятности сохранения в отдельных местах шунтирующих включений неокисленного алюминия, а также повышенное значение паразитной емкости между слоями. Предлагаемые способы устранения этих ограничений пока еще достигаются либо существенным увеличением трудоемкости изготовления, либо снижением плотности коммутации.
Коммутационные платы ячеек МЭА
Для создания коммутационных плат ячеек МЭА применяются многослойные печатные платы (для корпусных ИМС), а также многослойная керамика и многослойные платы на полиамидной пленке. Традиционная технология многослойных печатных плат (МПП) по-прежнему совершенствуется, причем плотность коммутации и ее надежность возрастают, а себестоимость снижается. Как мы уже говорили, посадка ДИП-корпусов с шагом 2,5 мм не требует плотности линий более 1 мм-1 и числа слоев более 4—6. "Уменьшение шага и поверхностный монтаж компонентов требуют увеличения плотности коммутации. В настоящее время технология МПП уже позволяет изготавливать проводники и зазоры шириной около 130—150 мкм, однако процент выхода таких плат невелик; при массовом производстве ширина линий и зазоров обычно не менее 200—250 мкм.
Кроме указанной ширины проводников МПП характеризуются и рядом других конструктивных особенностей. Важно отметить, что с уменьшением размеров элементов все в большей степени становятся взаимозависимыми допуски различных элементов — таких, как отверстия, контактные площадки, проводники, расстояния между проводниками, стенки отверстий и сквозные контактные отверстия. Бессмысленно уменьшать ширину линий и зазоров сверх 200 мкм в то время как диаметр переходного отверстия, который создается механическим сверлением, составляет не менее 400—500 мкм, а соответственно укрепляющая отверстие контактная площадка — 700X700 и даже 800X800 мкм (около 5 отверстий на см2). Несмотря на то, что субтрактивные методы формирования печатных плат по-прежнему преобладают, все же аддитивные методы находят все большее распространение.
В связи с все возрастающими требованиями увеличения плотности коммутации в субтрактивном методе формирования все чаще используется «тонкая» (9 мкм) и «сверхтонкая» (5 мкм) фольга. Это позволяет резко уменьшить боковое подтравливание линий, равное толщине слоя меди. В качестве основного материала печатных плат для высоконадежной аппаратуры применяется стекло-эпоксидная основа.
Повышение качества МПП происходит по следующим направлениям: учет усадки основы платы и отдельных слоев в процессе изготовления платы; локализация сильного влияния влагопоглощения и температуры на материал основы; исключение рассеивания структуры основы; применение методов лазерного сверления отверстий.
Для удаления влаги используются три способа: хранение в контейнере с влагопоглощающим веществом, вакуумная обработка и хранение в камере, непрерывно продуваемой сухим азотом. Из этих способов больше всего времени требует первый. Вакуумная обработка и обдувка сухим азотом позволяют удалить абсорбированную влагу с примерно одинаковой скоростью. В промышленных условиях обдувка сухим азотом — простейший и наиболее экономичный способ. После удаления влаги из материала до начала прессования его следует хранить в сухом азоте — время от момента извлечения из азотной среды до начала цикла прессования не должно превышать 5 мин.
Для обеспечения достаточного сопротивления расслаиванию также необходимо перед прессованием обрабатывать блестящее медное покрытие, чтобы сделать его достаточно шероховатым, обеспечивая условия для хорошего сцепления (абразивная обработка и оксидирование меди в щелочном растворе).
Наивысшее сопротивление расслаиванию МПП, изготовленной из «кондиционированных» заготовок, достигается в момент окончания цикла прессования, поскольку именно в это время в ней наиболее низкое содержание влаги. Сразу после прессования и перенесения платы во внешнюю среду абсорбция влаги возобновляется, что вызывает снижение сопротивления расслаиванию. Поэтому до завершения процессов формирования МПП, включая защиту органическими материалами, рекомендуется осуществлять межоперационное хранение в сухом азоте. Наибольшее сопротивление расслаиванию имеют стекло, полиимид — 6,3 мин при 300°С.
Отказы в местах переходных отверстий МПП, вызываемые расплющиванием торцов внутренних проводящих слоев, наличием царапин от сверла, расплющивающего стекловолокно (заусенцы), в настоящее время встречаются редко вследствие улучшения качеств сверла и совершенствования процесса сверления. Однако до сих пор серьезными факторами, ухудшающими качество отверстий, остаются загрязнение стенок пропиточной смолой и растрескивание металлического покрытия стенок. Для решения первой проблемы предлагаются различные пути. Наиболее очевидным представляется оптимизация параметров процесса сверления, тщательный контроль величины подачи сверла за один оборот и усилия нажатия шпинделя, ограничение числа отверстий, просверливаемых одним сверлом (1000, иногда 500), отказ от повторной заточки сверл. Необходимо также выдерживать требование, чтобы смола заготовок была отверждена до необходимой стадии по всей толщине. В некоторых зарубежных технологиях обязательной операцией является химическая очистка сквозных отверстий с целью удаления смол и адгезивов, наволакиваемых сверлом на стенки отверстий. При такой очистке стравливаются не только смола, но частично и концы стеклянных волокон. В последнее время все большее распространение получает плазмохимическая очистка отверстий.
Что же касается второй проблемы — растрескивания покрытий стенок, — то здесь используются следующие приемы: регулярная обработка гальванических ванн углеродом, тщательный контроль концентрации - блескообразующих добавок (их избыток считается одной из важнейших причин растрескивания), повышение эластичности осаждаемой меди. Стойкость металлизированных покрытий к растрескиванию повышается автоматически и при повышении стойкости МПП к расслаиванию. Достаточно эффективным является также контроль тестовых отверстий (по шлифам), изготавливаемых одновременно на той же заготовке, что и МПП.
Так как стеклоэпоксид хорошо поглощает энергию на длине волны 10,6 мкм, доказана эффективность использования С02-лазера для сверления глухих отверстий в МПП диаметром 0,12—0,15 мкм и глубиной 0,15 мм. Эффективным является и контроль изменения размеров в процессе изготовления слоев МПП с целью их последующего учета в результате обоснованных упреждающих допусков на размеры элементов.
Примером эффективности учета всех вышеприведенных факторов служит технология изготовления прецизионных плат фирмы 1ВМ. В этой технологии сначала создается жесткая основа (плата питания) из двух медных слоев, изолированных двумя слоями стеклоэпоксида. Вторая пара изолирующих слоев и второй медный слой схемы добавляется последовательно с каждой стороны, образуя субсборку. Делаются два типа субсборок: один содержит две пары слоев сигнальных межсоединений, второй — пару слоев сигнальных межсоединений на одной стороне и пару слоев питания на другой стороне (рис. 5.2). Обе субсборки соединяются между собой с соответствующим расстоянием между изолирующими слоями и слоями питания. Полученная структура сверлится, и отверстия металлизируются для получения межслойных соединений.Каждый слой схемы содержит набор медных опорных точек, распределенных по площади 600X700 мм. Эти точки облучаются рентгеновскими лучами через шаблон для того, чтобы определить точное расположение каждого элемента платы. После сбора данных на большом количестве структур можно предсказать изменение размеров в каждом слое.
Контролируя температуру и влажность перед процессом фотопечати, можно осуществить надлежащую регулировку (юстировку) расположения элементов на фотошаблоне и в процессе обработки, включая стабилизацию размеров платы на каждой стадии обработки. Субсборки могут быть забракованы из-за отсутствия надлежащих допусков на размеры (отклонение в размерах определялось рентгеновским методом), прежде чем они явятся Причиной брака всей платы. Еще более важно знать, имея данные о точности сверления, будет ли обеспечена необходимая изоляция в слоях или субсборка будет забракована до окончательного соединения в плату?
Контроль допусков на размеры печатных плат проводят, используя высокоточную измерительную систему и прецизионный генератор фотошаблонов. Работа системы зависит от точной пробивки отверстий, четыре из которых размещаются на средних ортогональных осях платы питания. Эти отверстия сохраняются в процессе изготовления многослойных субсборок. Система отверстий обеспечивает свободу расширения и сжатия материала, когда он поглощает и выделяет влагу или когда релаксируются напряжения в стеклоэпоксиде при нагревании и термообработке. Каждый инструмент (например, сверло) содержит четыре опорных штыря, которым точно соответствуют отверстия.
Измерения проводят с помощью модифицированного калиброванного инструмента, снабженного оптической головкой и записывающим механизмом. С помощью этой системы можно измерять шаблон, а также расположение просверленных отверстий я следить за изменениями размеров во время обработки с точностью приблизительно до 2,5 мкм. Изменения размеров, вызванные поглощением влаги, могут достигать 0,1 мм. Как уже указывалось ранее, материал сушится до компоновки субсборок для обеспечения их соответствующего совмещения.
Контроль изоляции выполняется с помощью быстродействующей системы сканирования, похожей на телевизионную, которая автоматически определяет положение отверстия и сканирует периметр каждого вытравленного отверстия в плате питадия. Для усиления контраста между медным слоем и стеклоэпок-сидом изоляция платы питания пропитывается краской. Система управляется компьютером для выбора мест (например, остатки меди), которые не соответствуют заданному коэффициенту отражения. Эти места на плате затем проверяются автоматически на координатном столе для исправления или забраковки. Контроль каждого слоя платы питания.при напряжении 1300 В также обеспечивает надежность изоляции между слоями.
После формирования рисунка схемы субсборки на первом и втором уровнях системы прессуются в вакууме для удаления остатков воздуха, который может образовать внутренние пустоты. С целью уменьшения дефектов оптимизированы технологические режимы прессования: давление, температура, время выдержки при обязательном контроле текучести смолы в склеивающих прокладках. Плотность дефектов (внутренних пузырей) уменьшается на два порядка по сравнению с безвакуумным прессованием.
Печатные проводники получают химической металлизацией по рисунку проявленного фоторезиста. Для обеспечения необходимой адгезии к основанию приклеивается сверхтонкая медная фольга с адгезионным слоем на ней, а затем формируется рисунок фоторезиста на этой медной основе. Затем осаждается химическая медь, удаляется фоторезист, а тонкая медь вытравливается. При таком методе адгезия оказывается такой же, как на стандартных платах, полученных травлением медной фольги.
Следующим этапом в формировании межсоединений является создание ла-мината на другом слое стеклоэпоксида и меди, который является, в свою очередь, началом второй пары сигнальных слоев. Соединение между двумя сигнальными слоями осуществляется металлизацией стенок отверстий 0 0,12— 0,15 мм, полученных лазером на СОг мощностью 30 Вт. Фокусирующие головки лазера устанавливаются на станке, похожем на сверлильный. Импульсы лазера проходят в субсборку через небольшие отверстия, предварительно протравленные в тонком слое меди. Луч лазера сублимирует изоляцию, отражаясь от контактных площадок первого слоя межсоединений. Отверстия очищаются высокоскоростной струей, содержащей частицы 5Ю2. Полученные отверстия металлизируются. Одновременно формируется второй слой межсоединений. Обе стороны субсборки (полупакета) металлизируются одновременно, завершая тем самым соединение двух пар сигнальных слоев. Что касается другого типа сборки, то пара сигнальных слоев формируется только на одной стороне платы, в то время как на другой стороне размещается пара слоев с цепями питания.
Для выявления остатков меди на расстоянии 0,05 мм от линий межсоединений используется метод автоматического оптического сканирования. Разрывы межсоединений также проверяются сканированием, но разрешающая способность такого контроля ограничена. После того как субсборка изготовлена, проводится электрический контроль всех межсоединений на разрывы и короткие замыкания.
Два типа вышеописанных субсборок вместе с тремя парами слоев питания и внешними (наружными) слоями ламинируются (впрессовываются) в 20-слой-ную структуру. Внешние слои изготавливаются из тонкой меди, подготовленной для формирования схемы, как описано выше.
Сверление отверстий в собранной плате осуществляется двумя этапами. На первом этапе используется короткое сверло для установки места отверстия. Отклонение размеров при сверлении сохраняется в пределах 0,076 мм. Отверстия очищаются с помощью высокоскоростной струи абразивного материала, а затем обрабатываются химически. Эпоксидная смола удаляется, а медь стравливается до толщины 0,0125 мм. Остатки эпоксидной смолы удаляются повторной обработкой абразивным материалом. Металлизация отверстий (с соотношением 11:1) выполняется методом химического и гальванического осаждения. Автоматический контроль состава ванны помогает достичь высокой скорости осаждения и чистоты гальванического покрытия. В результате получают хорошую структуру и прочность слоя меди.
Для определения отдельных дефектов все отверстия сканируются рентгеновскими лучами и результаты сканирования фиксируются на фотографической бумаге. Сканирование рентгеновскими лучами повторяется снова после пайки, так как небольшие пустоты или дефекты в металлизации затрудняют смачивание припоем всей стенки отверстия. Таким образом, сканирование рентгеновскими лучами используется для того, чтобы решить вопрос о выбраковке для тех или иных металлизированных сквозных отверстий. Такие отверстия ремонтируются путем припайки перемычек на поверхности платы в соответствующих местах. Поверхность плат защищается избирательно фоточувствительной эпоксидной смолой.
Хотя трудоемкость и стоимость изготовления указанных МПП, естественно, выше, нежели изготовленных по обычной технологии, их характеристики значительно превышают обычные стандарты. Такие платы целесообразно применять не для монтажа корпусных ИМС, а для монтажа бескорпусных ИМС на полимерных носителях, либо для сборки ячеек МЭА в блок. Многослойные керамические платы для ячеек МЭА изготавливаются спеканием алунда со• стеклом при температуре около 1500° С, поэтому проводники делают из паст, содержащих тугоплавкий материал молибден, хотя он имеет удельное объемное сопротивление почти в три раза больше, чем у меди.
Изготовление многослойной керамической подложки начинается с отливки отдельных слоев. Порошки керамики и стекла смешиваются с органическим связующим веществом и растворителем, образуется жидкая консистенция, которая наносится на движущийся пластмассовый транспортер и проходит под специальным ножом, который придает слою определенную толщину. В сушильной печи из слоя удаляется растворитель. Из полотна вырезаются квадратные заготовки соответствующего размера. Для удобства выполнения последующих операций в углах каждого листа пробиваются отверстия для совмещения. Пробивка сквозных отверстий обычно выполняется на быстродействующей многопуансонной перфорационной установке, управляемой ЭВМ. В штампе установлено сразу несколько пуансонов, которые размещены на сетке с определенным шагом. При каждом срабатывании инструмента одно отверстие пробивается в одной и той же позиции, затем весь лист слегка сдвигается и пробиваются следующие отверстия.
Металлические соединения наносятся на сырые листы методом трафаретной печати. Через металлическую маску, на которой нанесен рисунок соединений, продавливается паста из молибдена, связующего вещества и растворителя. Паста наносится под давлением и поэтому заполняет также пробитые в листах сквозные отверстия. После этого металлизированные листы сушатся и проверяются. Выявление дефектов в отдельных листах до того, как из них будет собрана полная подложка, играет очень важную роль в получении 'высокого процента выхода годных изделий в данном технологическом процессе.
Листы, прошедшие проверку, собираются в определенной последовательности в пакеты и спрессовываются под высоким давлением при 75° С. Сквозные отверстия в слоях должны совпадать, поэтому, точный контроль размеров и совмещения листов крайне необходим. Спрессованная сырая подложка подгоняется под нужный внешний размер и затем проходит длительный цикл отжига, во время которого происходит постепенный нагрев до максимальной температуры свыше 1500°С в атмосфере водорода.
Скорость повышения температуры при нагреве необходимо тщательно контролировать; при слишком высокой скорости органическое связующее вещество будет разлагаться быстрее, чем продукты распада успеют продиффундировать к поверхности, й подложка может расслоиться. Во время спекания все линейные размеры подложки уменьшаются примерно на 17%, так что ее полный объем становится меньше примерно на 40%. С учетом того, что размеры окончательного изделия должны быть выдержаны с жесткими допусками, очевидно, степень уменьшения линейных размеров должна быть точно известна при первоначальном нанесении всех рисунков на сырые листы. После завершения изготовления подложки она контролируется на целостность цепей на автомате. Открытые участки металлизации часто покрывают электрохимическим слоем никеля или золота и обслуживают. В табл.1 приведены сводные характеристики многослойных керамических плат.
Таблица 1