Технологические процессы сборки и монтажа бескорпусных полупроводниковых БИС
Технологические процессы сборки и монтажа бескорпусных полупроводниковых БИС
Цель работы: изучение технологических процессов сборки и монтажа бескорпусных полупроводниковых больших интегральных микросхем.
Продолжительность занятия – 4ч.
Теоретические сведения
В современной микроэлектронной аппаратуре, выполняющей функции обработки и хранения информации, автоматизации и управления технологическими процессами, используются универсальные и специализированные интегральные микросхемы (ИМС) различной степени интеграции. Наблюдается тенденция более широкого применения ИМС высокой степени интеграции - больших (БИС) и сверхбольших (СБИС). Это обусловлено существенным улучшением технико-экономических характеристик аппаратуры, а именно: повышением надежности, быстродействия и помехоустойчивости; снижением массы, габаритов, потребляемой мощности, стоимости; сокращением сроков проектирования и подготовки производства.
Широкую номенклатуру специализированных БИС при приемлемых затратах на проектирование и производство изготовляют с помощью базовых матричных кристаллов. Для получения БИС на их основе требуется спроектировать и изготовить необходимые (заказные) электрические соединения элементов кристалла. Так как часть конструкции БИС проектируется и изготовляется по заказу, то такие специализированные БИС называются полузаказными.
Для БИС характерны такие особенности конструкции, как высокая плотность размещения элементов, многоуровневая разводка, большой размер кристалла, высокая мощность потребления, большое количество выводов. Их конструктивные особенности предъявляют повышенные требования к технологическим процессам сборки и монтажа с целью получения высоконадежных изделий с высоким и стабильным процентом выхода годных микросхем.
Сборка и монтаж - это часть общего технологического процесса изготовления БИС, в результате проведения которого получают готовую конструкцию ИМС (БИС), т.е. готовые изделия.
Процессы и операции сборки и монтажа являются наиболее трудоемкими в технологии производства ИМС. Если при изготовлении кристаллов широко применяются высокопроизводительные групповые методы, то при сборке и монтаже оперируют с каждой отдельной ИМС.
Технологическим процессом сборки ИМС (БИС) называют совокупность операций по ориентированному разделению пластин и подложек со сформированными элементами на кристаллы или платы, закрепление их на основаниях корпусов, посадочных площадках выводных рамок и т.д.
Технологическим процессом монтажа ИМС называют совокупность операций, направленных на получение электрических соединений кристалла со следующим коммутирующим уровнем, т.е. с выводами рамок, гибких носителей, оснований корпусов, либо с контактными площадками подложек плат. Герметизация ИМС входит в число монтажных операций только в том случае, если она является бескорпусной, и сводится к формированию защитных покрытий путем заливки смонтированного кристалла (как правило, его рабочей поверхности) специальным герметизирующим покрытием (чаще всего называемым герметиком).
Технология сборки и монтажа бескорпусных ИМС на полиимидных носителях с алюминиевыми выводами (А1-ПН)
Технологический процесс (ТП) сборки предусматривает следующие основные операции:
• разделение пластин на кристаллы;
• установку кристалла на гибком носителе.
ТП монтажа включает следующие основные операции:
• присоединение выводов;
• защиту поверхности кристалла;
• измерение параметров ИМС и электротермотренировку. Наиболее тудоемкая и ответственная операция ТП монтажа -
присоединение выводов к контактным площадкам кристаллов. Она может быть выполнена с помощью различного оборудования. Сравнительные характеристики используемых установок даны в табл.3.
Таблица 3
Таблица 4
Технология сборки и монтажа бескорпусных ИМС
С объемными выводами
Метод формирования контактных, выступов на пластине отличается простотой и легкостью автоматизации. Он основан на УЗ присоединении предварительно изготовленных золотых выступов к КП кристаллов. Золотые выступы формируются плавлением золотой проволоки диаметром 30 мкм, после присоединения выступа к контактной площадке кристалла проволока отрезается. Разработаны два типа специализированного автоматизированного оборудования для реализации метода: ОЗУС-10000 и УЗС.ПСП. Обозначение ОЗУС-10000 означает "объемных выводов из золота ультразвуковая сварка", далее указан номер разработки завода-изготовителя; УЗС.ПСП - "ультразвуковая сварка, полуавтоматическая сварка пауков". Кроме того, для тех же целей используются ручные и полуавтоматические установки для проволочной стыковой микросварки, например ЭМ-4006. Установка ЭМ-4006-1 реализует ремонтные операции и разварку объемных выводов на кристаллах в случае малой эффективности автоматов (маловыводные кристаллы, малое число годных кристаллов на пластине).
Принцип работы автоматов ОЗУС-10000 и УЗС.ПСП состоит в том, что основной объем информации, обеспечивающей их функционирование, заносится в память микроЭВМ "Электроника-60" с помощью перфолент. Оперативная информация заносится в память ЭВМ путем организованных команд пульта коррекции, блока магнитного зрения и блока управления.
С помощью проектора или монитора и пульта коррекции производится обход реперных точек кристаллов на пластине и топологии КП кристалла перемещением координатного стола, величина перемещения фиксируется в памяти ЭВМ, после чего ЭВМ выполняет перерасчет траектории его движения.
Запуск автоматов осуществляется с помощью клавиш пульта коррекции и блока управления ЭВМ, которая в соответствии с заданной программой вырабатывает сигналы, поступающие на исполнительные механизмы микросварки, приводы координатных столов и т.д.
Выборочная обработка кристаллов на пластине - разварка только годных кристаллов - для УЗС. ПСП осуществляется в результате обмена информацией блока машинного зрения с видиконом и 
ЭВМ через блок управления, т.е. происходит поиск и обработка годных, не помеченных эмалью кристаллов. Сравнительные характеристики установок приведены в табл.5.
ТП сборки и монтажа ИМС с объемными выводами на полиимидных носителях имеет общие технологические операции с ТП сборки и монтажа с помощью А1-ПН: резка пластин, измерение статических параметров и функционально-динамический контроль ИМС (установки «Визир-1», «Элекон-Ф-ЗУМ»).
Таблица 5
На полиимидных носителях
Современная технология изготовления ИМС предусматривает обычно защиту поверхности полупроводникового кристалла тонкими неорганическими пленками Si02, Si3N4, A1203, легкоплавких стекол, основное назначение которых заключается в стабилизации состояния поверхности. В ряде случаев они не являются достаточно надежной защитой от воздействия окружающей среды (паров воды, агрессивных газов), внешних загрязнений, механических воздействий, не способны обеспечить укрепление конструкции и электрических выводов ИМС.
Для бескорпусных ИМС период от сборки и монтажа ИМС до установки их в блок МЭА и герметизации в составе блока довольно продолжителен. При эксплуатации в герметичном объеме блока МЭА ИМС испытывают воздействие знакопеременных температур, механических ускорений и вибрации, подвергаются влиянию паров воды, других компонентов парогазовой среды и т.д. Поэтому, помимо защиты тонкими пленками неорганических материалов, для бескорпусных ИМС применяют защиту органическими полимерными материалами, к которым предъявляется целый комплекс требований по физико-механическим и электрофизическим свойствам.
Защитные полимерные материалы должны обладать следующими свойствами:
• иметь высокую адгезию к материалам конструкции, достаточно высокую прочность, малые внутренние напряжения для надежного укрепления конструкции и электрических выводов бескорпусных ИМС;
• иметь минимальную усадку при отверждении, сохранять в диапазоне рабочих температур достаточную эластичность, иметь близкие с материалом конструкции значения ТКР;
• иметь высокое удельное объемное электрическое сопротивление, минимальную поляризуемость, чтобы не влиять на перераспределение зарядов в подзатворном диэлектрике;
• быть коррозионно пассивными по отношению к металлам и сплавам электрических межсоединений и выводов ИМС, иметь минимальное количество ионогенных примесей, которые могут интенсифицировать процессы коррозии, привести к термополевой нестабильности параметров ИМС и другим отрицательным последствиям;
• быть гидрофобными, обеспечивать стабильность поверхностного состояния полупроводника и электрических параметров ИМС в условиях повышенной влажности и необходимое время влагозащиты;
• быть термо- и радиационно устойчивыми, иметь незначительное газовыделение при повышенных температурах;
• легко наноситься на поверхности изделия и отверждаться за сравнительно короткий срок.
Потеря работоспособности ИМС в бескорпусном исполнении, защищенных органическими полимерными материалами или герметизированных в монолитные корпуса, вызывается поглощением герметизирующим полимерным материалом влаги и увлажнением поверхности ИМС. Отказ ИМС наступает при достижении критической концентрации, соответствующей критическому давлению паров воды. Время, в течение которого на поверхности ИМС достигается критическая концентрация влаги, определяют из выражения
(1) 
,
где Ркр - критическое давление паров воды, приводящее к отказу; Р0 -парциальное давление паров воды окружающей среды; d - толщина герметизирующей оболочки; D - коэффициент диффузии молекул воды в герметизирующей оболочке, м /с.
Как видно из (1), т определяется толщиной герметизирующего материала d, коэффициентом диффузии воды D в нем и отношением Ркр /Ро. Формула (1) предполагает, что с поверхностью ИМС полимер имеет слабую адгезию. Значения D для различных герметизирующих материалов приведены в табл. 6.
Таблица 6
Таблица 7
Варианты заданий
| Номер бригады | Материал защитного покрытия |
| Компаунд ЭК-16 "Б" | |
| Кремнийорганический эластомер | |
| Компаунд ЭКМ | |
| Порошковый компаунд | |
| Эмаль КО-97 | |
| ЛакАД-9103 | |
| Покрытие СИЭЛ | |
| Эмаль ЭП-91 |
Аппаратура
Для выполнения работы используется следующая аппаратура:
1) лабораторный макет, состоящий из двух кассет с образцами. В кассетах содержатся изделия, представляющие собой наборы образцов после различных операций технологических процессов сборки и монтажа бескорпусных полупроводниковых интегральных микросхем (ИМС) с гибкими проволочными выводами (изделие 1), с ленточными выводами на полиимидных носителях с алюминиевыми выводами (изделие 2) и с объемными выводами (изделие 3);
2) микроскоп типа ММУ-3 или его аналог.
Методика выполнения работы
Порядок выполнения работы
ВНИМАНИЕ! При выполнении лабораторной работы совершенно недопустимо касаться пальцами поверхности образцов. О замеченных неисправностях сообщите преподавателю.
Изучите технологические процессы сборки и монтажа бескорпусных полупроводниковых ИМС (БИС).
1. Рассмотрите образцы изделия 1. Пользуясь маршрутной картой ТП (табл.Ш.1), определите наименование технологической операции, после которой представлен каждый образец, и ее номер в маршрутной карте, (
2. Повторите п. 1 для изделия 2, затем для изделия 3, пользуясь соответствующими МК (табл.Ш.2 и П1.3).
Заполните форму табл.П2.1, располагая в ней сведения об образцах в порядке возрастания номера технологической операции, после выполнения которой представлен образец.
Примечания.Заполняя графу "Характерные признаки внешнего вида образца" в форме табл.ГО.1, необходимо обращать внимание на те изменения внешнего вида, которые наблюдаются у рассматриваемого образца по сравнению с внешним видом предыдущего образца, взятого с более ранней технологической операции.
В графе " Характерные виды и причины брака на данной операции" для каждого из рассматриваемых образцов указываются возможные для технологической операции, после которой представлен образец, виды брака. Необходимо учитывать, что эти виды брака на рассматриваемых образцах могут отсутствовать или не наблюдаться визуально.
Изучите конструктивно-технологические особенности микросхем.
3. Внимательно рассматривая образцы изделия 1, заполните в форме П2.2 первый вертикальный столбец, отвечая на поставленные вопросы.
4. Повторите п. 3 для изделий 2 и 3, заполняя соответственно второй и третий вертикальные столбцы формы табл.П2.2.
Примечания.При заполнении первых пяти пунктов формы
табл. П2.2 микроскоп не требуется. •.
При заполнении пп. 6-11 используйте микроскоп. Для выполнения пп. 7, 9, 12 необходимо пользоваться окуляром со штриховой сеткой. Для микроскопа ММУ-3 используется объектив, обеспечивающий цену деления 0,016 мм/деление.
Пп. 9 и 10 формы табл.П2.2 заполняют только для изделия 1, пп. 11 и 12 - для изделия 3. Рекомендуется записывать в таблицу результаты измерений пп. 9 и 12,усредненные по трем-четырем измерениям.
При выполнении пп. 6 - 8 рекомендуется использовать образцы после выполнения операций, предшествующих операции нанесения защитного покрытия.
Рассчитайте необходимую толщину полимерного покрытия для бескорпусной герметизации, обеспечивающей защиту от влаги интегральной микросхемы в течение заданного времени. \
5. Рассчитайте необходимые толщины d\ и d2 полимерного покры
тия, обеспечивающие влагозашиту ИМС соответственно в течение вре
мени Ti = 1 месяц и т2 = 1 год. Отношение Ркр IР0 = 0,9. Значение коэф
фициента диффузии выбирается в соответствии с полимерным
материалом, используемым для защиты, из табл.6.
Материал защиты берется из табл.5 согласно номеру варианта задания (номеру бригады).
Для расчета воспользоваться формулой (1).
Требования к отчету
Отчет должен содержать:
1) титульный лист;
2) цель работы;
3) краткие теоретические сведения (две-три страницы);
4) заполненные формы табл.ШЛ для изделий 1, 2, 3;
5) заполненную форму табл.П2.2;
6) результаты расчета толщин герметизирующего покрытия d1 и d2.
Контрольные вопросы
1. Каковы особенности и тенденции развития современных методов сборки и монтажа?
2. Для достижения каких целей используются сборочные и монтажные операции?
3. Какие методы микросварки вам известны?
4. Особенности проволочного монтажа: материалы, методы
реализации.
5. Методы беспроволочного монтажа.
6. Какие конструкции ленточных носителей вам известны ?
7. Какие материалы используются для создания ленточных носителей ?
8. Какие зоны различают в конструкции полиимидного носителя?
9. Какие конструкции выводов ленточного носителя вам известны? Охарактеризуйте их.
10.Каковы конструктивные особенности измерительного полиимидного носителя?
11.Каков состав основных операций технологии сборки и монтажа ИМС на алюминиевых полиимидных носителях?
12.Каков состав основных операций технологии сборки и монтажа ИМС на медных полиимидных носителях?
13.Каковы особенности и состав операций технологии сборки и монтажа ИМС с объемными выводами?
14.Для чего необходима бескорпусная защита ИМС полимерными материалами?
15.Какие полимерные материалы используются в настоящее время для бескорпусной защиты ИМС?
16.Каковы пути дальнейшего усовершенствования технологии полимерной защиты бескорпусных ИМС?
17.В чем разница между монтажом и сборкой?
Литература
1. Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. - М.: Радио и связь, 1989.
2. Панов Е.Н. Особенности сборки специализированных БИС на базовых матричных кристаллах. - М.: Высшая школа, 1990.
3. Тилл У., Лаксон Дж. Интегральные схемы. - М.: Мир, 1985.
4. Моряков О.С. Сборка. - М.: Высшая школа, 1990.
5. Блинов Г.А., Гуськов Г.Я., Газаров А.А. Монтаж микроэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1986.
Приложение 1
Маршрутные карты ТП
Таблица П1.1
Таблица П1. 2
Таблица П1.З
С медными выводами
| № п/п | Операция | Оборудование |
| Контроль кристаллов пластины на функционирование-, и маркировка негодных кристаллов | УВКР | |
| Резка пластин | ЭМ-225 | |
| Отмывка пластин на центрифуге | ПВХО-ГК-60-1 | |
| Присоединение ОВ методом УЗ С | ОЗУС-10000 | |
| Подготовка пластин к ломке | СМ-4 | |
| Ломка пластин на кристаллы | ПЛП-3 | |
| Укладка кристаллов в кассету (тару) | СМП-1 | |
| Контроль внешнего вида | УВКР | |
| Укладка кристаллов с ОВ в измерительную тару | СМП-1 | |
| Измерение статических и динамических функциональных параметров ИМС | Визир-1, Викинг-256, Элекон-Ф-ЗУМ | |
| Укладка кристаллов в кассету | СМП-1 | |
| Монтаж кристаллов с ОВ на гибкую плату | УПП-600 | |
| Контроль кристаллов на гибкой плате | УВКР | |
| Сушка изделий перед нанесением защитного покрытия | Термошкаф | |
| Нанесение защитного покрытия | СМ-4 | |
| Сушка защитного покрытия | Термошкаф | |
| Контроль изделий" после сушки защитного покрытия | УВКР | |
| Укладка в технологическую тару | СМ-4 | |
| Технологические испытания | УТИ | |
| Контроль изделий | УВКР | |
| Укладка в специальную технологическую тару | СМ-4 | |
| Маркировка | УМК | |
| Измерение статических и динамических функциональных параметров ИМС | Визир-1, Викинг-256, Элекон-Ф-ЗУМ | |
| Электротермотренировка ИМС | Термокамера с контактирующим устройством | |
| Измерение статических и динамических функциональных параметров ИМС | Визир-1, Викинг-256, Элекон-Ф-ЗУМ | |
| Упаковка | СМП-1 |
Приложение 2
Формы таблиц для заполнения
Форма табл.П2.1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Теоретические сведения
Увеличение быстродействия ЭВС в условиях применения элементной базы повышенной степени интеграции привело к необходимости максимального повышения плотности монтажа на коммутационных платах (КП) устройств и развития методов и средств техники поверхностного монтажа компонентов при изготовлении функциональных ячеек (ФЯ).
Большое количество выводов (более 1000) у современных кристаллодержателей требует чрезвычайно плотной, надежной коммутации, реализация которой на одном уровне платы (в одной плоскости) не представляется возможной. Коммутационные элементы в значительной степени определяют массу и габариты аппаратуры, паразитные связи, мощность рассеяния и в целом надежность ЭВС. Учитывая также многообразие микрокорпусов и конструкций элементной базы, появившейся в настоящее время для устройств с повышенной плотностью монтажа, вопрос разработки и производства многоуровневых (многослойных*) коммутационных плат (МКП) является одним из главных при создании перспективных ЭВС и требует комплексного подхода к его решению.
Этот комплекс включает:
- материаловедческий аспект (выбор материалов, обеспечивающих физико-химическую совместимость между собой и с другими конструктивами при изготовлении и эксплуатации устройства, технологичность и функциональную оптимальную нагрузку);
- технологический аспект (выбор оптимальных технологических приемов для реализации конструкции МКП с точки зрения технологичности и надежности, а также решение частных задач по реализации конструкторско-технологических решений);
- конструкторский аспект (разработка оптимального варианта трассировки коммутации, оптимальной геометрии элементов КП и самой МКП, а также решение частных задач, связанных со спецификой использования МКП, например, конструирования, теплоотводов);
Естественно, такое разделение условно и на практике разработчик
(конструктор-технолог) решает задачи, как правило, сразу в нескольких аспектах. В рамках данного занятия необходимо рассмотреть общие и конкретные вопросы, касающиеся изготовления различных конструкторско-технологических вариантов МКП.
Основные требования к платам с многоуровневой коммутацией:
- высокая плотность рисунка линий коммутации;
- малые масса и габариты коммутирующих элементов при возрастающем количестве уровней коммутации;
- снижение числа сварных и паянных соединений;
- высокая ремонтопригодность;
- возможность применения автоматизированного проектирования и изготовления;
- возможность установки и монтажа навесных компонентов с любой конфигурацией выводов;
- необходимые размеры коммутационной платы, обладающей требуемой механической прочностью, минимальными паразитными связями и обеспечивающей теплоотвод.
В качестве материалов для изготовления основы МКП применяют нефольгированные и фольгированные диэлектрики, а также металлы и их сплавы. Важнейшие требования к диэлектрическим материалам:
- необходимые диэлектрические свойства;
- высокая механическая прочность;
- термостойкость и химическая стойкость;
- химическая инертность по отношению к сопрягаемым материалам;
- минимальная зависимость электрофизических характеристик от климатических и других воздействий;
- высокая технологичность (например, обрабатываемость);
- низкая стоимость.
Широко распространены в настоящее время стеклотекстолиты, бумажно-фенольные, полиимидные, керамические материалы, а также ситалл, поликор, кремний и др. В табл. 2.1 приведены перспективные материалы для МКП и их основные характеристики. Важно отметить, что использование волокнистых материалов (эпоксистекловолокно, кевлар, арамид и др.) перспективно с точки зрения минимальных остаточных напряжений в многослойных структурах, сформированных на основе данных материалов.
Для создания коммутации в производстве МКП используют усовершенствованные технологии изготовления печатных плат: субтрактивную (чаще всего в комбинации с химико-гальванической металлизацией отверстий, то есть комбинированную позитивную или негативную технологии), полуаддитивную, аддитивную, а также приемы толсто- и тонкопленочной технологии (табл. 2.2). В последнее время появляются сообщения о создании МКП с применением эпитаксиально-планарной технологии в сочетании с тонкопленочной.
Субтрактивная технология изготовления КП, основанная на избирательном травлении фольги (не защищенной фоторезистом) хорошо освоена в производстве КП. Для её реализации используется фольгированный диэлектрик и методы трафаретной, либо офсетной печати, а чаще всего фотопечати. В связи с возрастающими требованиями к повышению плотности коммутации все чаще используется медная "тонкая" (9 мкм) и "сверхтонкая" (5 мкм и менее) фольга. Это позволяет резко снизить величину бокового подтравливания линий, равную толщине слоя меди, и создавать платы с линиями шириной до 200 мкм. Однако производство такой фольги имеет ряд трудностей и дорого. Поэтому там, где необходимо применение плат с шириной коммутационных линий менее 200 мкм,используются полуаддитивная или аддитивная технологии.
В полуаддитивной технологии сначала на чистую диэлектрическую заготовку химически осаждается слой меди толщиной 1,0 - 2,5 мкм, а затем избирательно ведется гальваническое наращивание коммутационных элементов, после чего с технологического поля стравливается химически осажденная медь.
В аддитивном процессе и предварительная, и последующая металлизации (осаждение меди) проводятся избирательно (с применением химического осаждения), что в принципе исключает подтравливание коммутирующих дорожек, а так же исключает боковое их "разрастание" (последнее характерно для гальванического осаждения металлов).
Перед химическим осаждением предварительно проводят сенсибилизацию и активацию поверхности диэлектрического основания платы с применением соответственно растворов, содержащих двуххлористое олово, а затем двуххлористый палладий с целью придания диэлектрику каталитических свойств. Металлизацию можно формировать одновременно с двух сторон платы.
На одном диэлектрическом основании по субтрактивной технологии можно также получить два уровня (слоя) коммутации, если использовать двухсторонний фольгированный диэлектрик. Более двух слоев коммутации можно получить путем набора диэлектрических плат (по сформированной на них коммутацией с одной или двух сторон), соединенных склеивающими прокладками, и последующего их прессования. Электрическое соединение между слоями коммутации в МКП осуществляется чаще всего через специально выполненные (например, сверлением) в КП отверстия (до получения топологического рисунка коммутации), которые затем обычно металлизируют (так как использование пистонов, штырей, игл и т.д. - процесс трудоемкий, требующий увеличения диаметра переходных отверстий). Несмотря на то, что развитие технологии изготовления КП сопровождается постоянным снижением ширины проводников, плотность коммутации в МКП во многом определяется размерами переходных отверстий со слоя на слой
Таблица 2.1
Материалы для изготовления коммутационных плат
и их основные характеристики.
| N п/п | Материал | Диэлектрическая проницаемость на частоте 1МГц | ТКЛР, (х10-6), 1/ºС | Коэффициент теплопровод-ности, Вт/(м∙град.) | Применение |
| Эпоксидная смола – стекловолокно | 4,5 – 5,0 | 14,0 – 18,0 | 0,16 | Изделия бытовой техники; ЭУ широкого применения | |
| Полиимид - стекловолокно | 3,8 – 4,5 | 15,0 – 18,0 | 0,38 | Специальные изделия с повышенной плотностью монтажа, в том числе МКМ | |
| Эпоксидная смола – кевлар | 3,9 – 4,5 | 5,3 – 5,6 | 0,12 | Маломощные ЭУ, работающие в условиях повышенных градиентов температур; МКМ | |
| Полиимид – арамид | 3,6 | 5,8 | 0,15 | Быстродействующие ЭУ; МКМ | |
| Фторопласт – стекловолокно | 2,3 – 3,5 | 8,0 | 0,26 | Быстродействующие ЭУ; СВЧ ЭУ; МКМ. | |
| Эпоксидная смола – кварц | 3,6 | 5,0 | 0,17 | Устройства средней и повышенной мощности; СВЧ ЭУ, эксплуатируемые при повышенных температурах |
Примечание. ТКЛР – температурный коэффициент линейного расширения; ЭУ – электронные устройства; СВЧ – сверх высокочастотные; МКМ – многокристальные микромодули
Продолжение табл. 2.1
| N п/п | Материал | Диэлектрическая проницаемость на частоте 1МГц | ТКЛР, (х10-6), 1/ºС | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙град.) | Применение |
| Полиимид – кевлар | 3,5 – 3,6 | 5,6 – 5,8 | 0,15 | Мощные, быстродействующие устройства; МКМ | |
| Полиимид – кварц | 3,4 | 6,0 – 8,0 | 0,20 | Мощные, устройства, эксплуатируемые при повышенных градиентах температур | |
| Эпоксидная смола – графит | − | 3,0 | 1,00 | Для согласования ТКЛР материалов КП и компонентов в ЭУ | |
| Термопласты (полисульфон, полиэфиримид, полиэфирсульфон, стеклоэпоксиды) | 2,8 – 3,2 | 20,0 | 0,16 | Изделия, выполняемые по спец. технологии; МКМ; прозрачные платы для дисплеев; устройства цветного кодирования; рельефные, объемные сложной формы и другие уникальные КП для ЭУ |
Продолжение табл. 2.1
| N п/п | Материал | Диэлектрическая проницаемость на частоте 1МГц | ТКЛР, (х10-6), 1/ºС | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙град.) | Применение |
| Стальная эмалированная подложка | 6,8 | 12,0 | 40,00 | Мощные ЭУ различного назначения | |
| Медь – инвар – медь | Не имеет смысла | 5,8 – 6,4 | 150,00 (по осям x, y) 20,00 (по оси z) | Для более точного согласования ТКЛР всех материалов КП и компонентов ЭУ | |
| Сплав 42 | Не имеет смысла | 5,3 | 15,00 | ЭУ, требующие точного согласования ТКЛР материалов элементов КП с материалами компонентов | |
| Тефлон | 1,9 – 2,2 | 50,0-80,0 | 0,23 | СВЧ – устройства (для согласования ТКЛР материалов КП и компонентов) | |
| Медь | Не имеет смысла | 17,3 | 406,00 | Мощные устройства | |
| Оксид алюминия | 9,0 – 10,0 | 6,5 | 26,00 | Устройства, работающие при высоких температурах |
Окончание табл. 2.1
| N п/п | Материал | Диэлектрическая проницаемость на частоте 1МГц | ТКЛР, (х10-6), 1/ºС | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙град.) | Применение |
| Оксид бериллия | 6,0 – 7,0 | 8,0 | 230,00 | Мощные ЭУ; ЭУ спец. назначения | |
| Карбид кремния | 6,0 – 7,5 | 1,5 – 4,2 | 220,00 | Мощные и специальные ЭУ | |
| Нитрид алюминия | 5,0 – 8,8 | 1,5 – 7,0 | Более 220,00 | Мощные и СВЧ ЭУ, в том числе МКМ, работающие в экстремальных условиях | |
| Политетраф-торэтилен со специальным наполнителем | 2,0 – 2,44 | 6,0 – 15,0 | 1,00 и более | СВЧ ЭУ с минимальными перекрестными помехами; уплотнители в ЭУ для защиты от влаги | |
| Нитрид бора | 4,2 | 1,2 | 55,00 | Мощные СВЧ ЭУ; быстродействующие специальные ЭУ | |
| Керамика на основе нитрида кремния | 6,8 – 12,0 | 2,8 – 3,2 | 40,00 – 80,00 | Мощные ЭУ; спец. вычислительные ЭУ; МКМ | |
| Тонкие алмазные пленки | 4,0 – 5,7 | 0,6 – 1,3 | 900,00 – 1000,00 | Мощные ЭУ; специальные ЭУ | |
| Биокерамика | Сведения отсутствуют | Сведения отсутствуют | Сведения отсутствуют | Сенсорные устройства; биоэлектронные устройства для нейронных ЭВС; микромеханические системы |
Таблица 2.2
Таблица 2.3
Таблица 2.4
Варианты задания
| Вар-т | Конструкторско-технологические разновидности многоуровневой коммутационной платы |
| С применением тонкопленочной технологии и неорганического диэлектрика | |
| С применением тонкопленочной технологии и изоляции воздушным зазором | |
| С применением тонкопленочной технологии и использованием сквозного анодирования | |
| С применением попарного прессования | |
| На жестком основании с металлизацией переходных отверстий | |
| Вариант МККП-1 | |
| С применением пластмассовой подложки | |
| С применением гибких полиимидных пленок | |
| Вариант MKKП-2 | |
| С применением тонкопленочной технологии и использованием обеих сторон подложки | |
| С применением металлического основания и термопласта | |
| С применением гетерослойного диэлектрика и компенсационного слоя | |
| С применением полиимидных пленок и анодированного алюминиевого основания | |
| С выступающими выводами | |
| Рельефная плата |
Форма табл. 2.5
Результаты выполнения задания
| № п/п | Характеристики | Основные сведения |
| Материал основания платы и особенности получения подложки | ||
| Материал коммутации и способ получения топологического рисунка | ||
| Материал для межслойной изоляции, особенности формирования | ||
| Способ формирования в МКП переходных отверстий и их назначение | ||
| Способ создания межслойных соединений | ||
| Способ получения многоуровневой структуры МКП | ||
| Максимальное количество уровней коммутации | ||
| Корпуса и конструкции навесных компонентов, обеспечивающие монтаж на заданной МКП (в том числе форма выводов компонента) | ||
| Преимущества и недостатки МКП и способов ее изготовления | ||
| Возможность повышения плотности монтажа | ||
| Область применения МКП |
− структурная схема (алгоритм) технологического процесса изготов- ления МКП представлена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Структурная схема (алгоритм) технологического процесса (ТП)
изготовления МКП для варианта 1; ВКК – выходной контроль качества.
Таблица 2.6
Структура МКП и основные сведения о ее изготовлении (для варианта 1)
| Вид сечения МКП | Последовательность выполнения основных этапов ТП изготовления МКП |
 1 - жесткая подложка; 2 – коммутирующая дорожка; 3 – межслойная изоляция; 4 – межслойная коммутация. 5 – ФСС. | Подготовка жесткого диэлектрического основания (очистка поверхности)  напыление 1-го слоя металлизации фотолитография 1 по слою металлизации осаждение 1-го слоя диэлектрика (ионноплазменное или магнетронное напыление) изготовление окон в диэлектрике с помощью лазера контроль качества аналогично поочередное формирование 2-го и 3-го слоев коммутации и диэлектрика с контролем качества вакуумное напыле< Наши рекомендации |