Многокристальные модули. Конструкция и технология производства МКМ без сварных и паяных соединений. Трехмерные конструкции и технологии производства
Технико-экономически целесообразной оказалась интеграция однотипных структур БИС (СБИС) в виде суперчипа с использованием разнотипных СБИС в виде навесных БК, монтируемых на поверхности суперчипа.
Виды конструкционно-технологического исполнения:
Планарные конструкции
Пример размещения кристаллов в углублениях платы по планарной технологии: 1 - плата; 2 - углубления; 3 - кристалл; 4 - термопластик; 5 - первый уровень коммутации; 6 - второй уровень коммутации
Профильно-рельефные конструкции
В заготовке из термопласта создают рельеф (с применением штампов, лазерного фрезерования, прессования и других способов), соответствующий топологическому рисунку коммутации (в виде канавок, углублений, сквозных отверстий), затем осуществляют металлизацию (обычно с двух сторон заготовки). Для металлизации используют аддитивную либо полуаддитивную технологию, включая вакуумное напыление проводящих слоев, а также переносную или трафаретную печать полимерных проводящих паст. Затем на выступающих частях платы металлизацию удаляют (преимущественно шлифовкой) до тех пор, пока она останется только в углублениях основания платы.
Многоуровневая разводка на гибких полимерных основаниях
Распространен вариант изготовления многоуровневой платы для МКМ на полиимидной основе - на ленте-носителе, фольгированной медью с двух сторон. В фольге формируют структуру проводников и отверстия для посадки кристаллов. На стороне ленты, предназначенной для монтажа кристаллов, наносят полимерный адгезив. В него запрессовывают контактными площадками вниз кристаллы ИС, которые затем сверху герметизируют полимером. На обратной стороне ленты проводят вскрытие окон и нанесение разводки тонкопленочных проводников, соединяющих между собой кристаллы. Однако по этому варианту количество уровней разводки ограничено и составляет не более четырех.
|
|
|
D-технологии
Весьма перспективной технологией монтажа МКМ следует признать технологию трехмерного монтажа (3D), предполагающую улучшение технических характеристик в сравнении с технологией двумерного монтажа (2D). Определяющими здесь становятся монтажные вертикальные межсоединения, обеспечивающие передачу питания, земли и сигналов в различные слои трехмерного модуля. При этом необходимо решать технологические проблемы соединения как кристаллов, так и двумерных микросборок - модулей.
Варианты вертикального соединения кристаллов в технологии монтажа 3D МКМ:
· использование проволочных выводов,
· использование гибкого носителя,
· использование шариковых выводов
|
|
|
Как я понял, суть в использовании боковой поверхности – этакий кубик из межсоединений получается, в центре которого – несколько кристаллов.
Конструктивно-технологические методы обеспечения эффективного теплостока от кристаллов МКМ.
Перспективные способы отвода тепла от кристаллов:
· Теплопроводящие материалы для электронных устройств и приборов
· Теплопроводящие подложки и пасты
· Миниатюрные охлаждающие агрегаты
· Радиаторы
· Теплопроводящие трубки
· Углеродные нанотрубки
· Охлаждение элементом Пельтье
· Плоские теплоотводы
Теплоотвод от МКМ.
Необходимо: уменьшение теплового сопротивления (Rт) «кристалл - окружающая среда (внешние монтажные выводы МКМ)»
Способы:
При корпусном исполнении применение керамических микрокорпусов обеспечило снижение теплового сопротивления почти вдвое по сравнению с пластмассовыми корпусами.
Увеличение числа выводов, служащих одновременно мини теплоотводами, к существенному уменьшению Rт не привело.
Положительные результаты стали достигаться после введения промежуточных высокотеплопроводных вставок или теплорастекателей из бериллиевой керамики, карбида кремния, медных или алмазных пластин.
|
|
|
Для улучшения теплорассеивания наряду с радиаторами, смонтированными индивидуально на каждом кристалле в МКМ, используют теплопроводные штыри (крышка из Al, Cu, W в форме П).
Улучшение тепловых характеристик в модулях можно достигнуть путем введения подпружинивания теплопроводных плунжеров.
Еще одним из направлений снижения теплового сопротивления являются конструктивы, использующие теплопроводные наполнители. Пример - устройство, чашеобразная крышка из материала с высокой теплопроводностью с ячейками-сотами, внутри которых теплопроводящий адгезив кристаллов. Он образует тепловой контакт с соответствующим кристаллом ИС, смонтированным на подложку способом “флип-чип”.
Теплопроводные вставки (из металла, псевдосплава Cu-W) выполняются и внутри подложки, герметично заполняя сквозные отверстия в подложке. Монтаж кристаллов ведется именно на эти вставки.
Отмечается, что наиболее прогрессивным методом при кондуктивном охлаждении является использование металлических оснований коммутационных плат.
Конструктивные решения с размещением кристаллов в отверстиях (выемках) платы (и в первую очередь металлического основания), в этом случае кристаллы дополнительно могут рассеивать тепло в подложку и через свои боковые поверхности.
|
|
|
Большое значение для теплостока играет и технология установки кристалла на основание платы (корпуса): приклеивание или пайка. Пайка будет обеспечивать более низкое тепловое сопротивление.
Для многослойных двусторонних плат на полиимидной пленке, установленных на металлическую пластину, матрица металлизированных пропаяных отверстий способствует эффективному теплоотводу на металлизированную пластину (алюминий) с диэлектрическим покрытием (оксидированный слой).
Эффективно конструктивно-технологическое решение, когда производится суперпозиция плат с высокой плотностью разводки коммутации, прошедших полную аттестацию на годность, и высокотеплопроводных металлических оснований, обеспечивающих непосредственный на них монтаж теплонапряженных кристаллов.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1025; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!