Многокристальные модули типа MKM-D и МКМ-А. Конструктивно-технологические особенности. Предельные возможности технологии. Частотные характеристики. Перспективы развития

Рисунок 10 - Монтаж кристаллов на многослоёную коммутационную плату (МКМ-L)

Кристалл устанавливают на многослойную коммутационную плату, и его контактные площадки соединяются алюминиевой или золотой проволокой с контактными площадками платы. Плата изготавливается из слоистого пластика. Проволочные соединения реализуются методом термокомпрессии, ультразвуковой сваркой, микропайкой. Используются также кристаллы с предварительно присоединенными проволочными выводами или собранные на ленте-носителе с автоматической разваркой выводов. Такой была конструкция первых МКМ, но и сейчас эта технология является самой массовой.

Для оснований МКМ L-типа используются композиты из эпоксидной смолы, полиимида, армированных кварцем, стеклом, кевларом, пустотелыми стеклосферами. Их диэлектрическая постоянная находится в пределах 2,2-4,8. Фирма Du Pont (США) разработала керамико-полимерный материал на основе тефлона, армированного микроволокнами AlN. Новый материал имеет теплопроводность 25-60 Вт/м∙С, ТКР = (4-5) · 10-6 °С-1, ε = 2,8-5.

Гибкие полиимидные платы весьма перспективны при создании электронных средств, поскольку с их помощью можно получить прецизионные многослойные структуры, способные свертываться в трех плоскостях и принимать форму корпуса сложной конфигурации при монтаже. При этом гибкие платы характеризуются высокими стойкостью к перегибам и ударопрочностью, а также малыми габаритами и массой.

Применение гибких плат сокращает монтаж в несколько раз, удешевляет производство на 40-45%, уменьшает вес и габариты изделия на 30-50%.

Широкому внедрению гибких плат способствовали разработка и использование полиимидной пленки с высокой температурой устойчивой работы (до 570К). Кроме того, полиимидная пленка обладает хорошими электрическими и физико-механическими свойствами. Величина тангенса угла диэлектрических потерь (0,002) и диэлектрическая постоянная (~3,0) отвечают требованиям к материалам, используемым при создании быстродействующих систем. Отсутствие существенных газовыделений при термовакуумном воздействии, наряду с высокой химической (возможностью селективного равномерного травления в сильных щелочных средах) и радиационной устойчивостью, делают полиимидную пленку перспективной для создания многокристальных модулей МКМ на основе многослойных плат и бескорпусных СБИС на гибком носителе. Выбор материала и конструктивно-технологического варианта исполнения МКМ определяет способ проектирования платы. Таким образом, плата первоначально проектируется, как при двумерном (плоском) варианте исполнения, с последующим анализом помехозащищенности в трехмерном исполнении. На этапе сборочно-монтажных операций полиимидную плату со смонтированными на ней микросхемами сворачивают в трехмерную структуру (рисунок 11). Размер МКМ в свернутом виде по монтажной площади не превышает площади одного из используемых кристаллов (максимального) более чем на 20%, а по высоте определяется числом используемых кристаллов, предварительно утоненных до 200 мкм каждый. Возможно свертывание полиимидной основы не в прямоугольную, а в кубическую форму, что значительно увеличивает плотность компоновки.До свертки (2D исполнение) После свертки (3D исполнение)

Рисунок 11 - Многокристальный модуль памяти на гибком полиимидном основании в трёхмерном (3D) исполнении

Анализ достижений и тенденций развития МКМ за рубежом показывает, что для получения наивысших технических показателей МКМ следует применять основания (для монтажа на них кристаллов ИМС и коммутации электрических сигналов), несущие высокоплотную многоуровневую структуру тонкопленочных проводников. К ним относятся шлифованные керамические (стеклокерамические) основания (рисунок 12), основания из листов (полос) металла (например, из железоникелевого сплава «ковар»), покрытые стеклоэмалью, которая выполняет роль диэлектрика. Основаниями также могут служить пластины монокристаллического кремния. МКМ с такими монтажными (коммутационными) подложками называют модулями D-типа (MCM-D). В них проводники из меди, алюминия или золота расположены в разных уровнях на подложках, а в качестве межуровневого изолятора используются слои, как правило, полиимида, или бензоциклобутана, и полипараксилилена (парилена). Разновидностью МКМ D-типа являются МКМ с кремниевыми монтажными подложками, в которых в качестве диэлектрика между алюминиевыми проводниками на разных уровнях металлизации применяют оксид кремния (МКМ Si-типа или просто МКМ-Si).

Лучшие статьи по информатике

Проектирование специализированного вычислительного устройства
Эффективность применения современных средств вычислительной техники во всех сферах научной и производственной деятельности оказывает решающее влияние на уве ...

Проектирование типовых электронных схем
Разработка любого радиоэлектронного устройства в настоящее время остается в значительной степени не техникой, а искусством . Однако за полвека развития пол ...

Устройство преобразования аналоговых сигналов
Преобразование информации к виду, удобному для использования в различных устройствах, является важной задачей в системах управления. Долгое время предпочтен ...