книги / Микроэлектроника. Гибридные интегральные функциональные устройства

бескорпусных ИМС с применением многослойных полиимидных плат, чем устройств на ДИП-корпусах с использованием ПП и в 1,5— 10 раз устройств на микрокорпусах с примене-

Рис. 2.4. Зависимость площади поса­ дочного места 5 от типа корпуса и числа выводов УУ0:

нием многослойной керамики. Указанный выигрыш зави­ сит от функционального назначения и сложности устройств, а также от условий использования многослойных коммута­ ционных плат: платы с наиболее высокой плотностью ли­ ний и металлизированных переходных отверстий позволяют

руется с помощью микродатчиков в течение всего времени эксплуатации. Даже при образовании течи в корпусе про­ ходит определенное время, когда при вытекании газа в ат­ мосферу из корпуса вследствие избыточности давления в нем защита кристаллов бескорпусных ИМС не нарушается. При обнаружении течи блок легко ремонтируется, т. е. корпус вскрывается, неисправность устраняется, и блок снова герметизируется.

Рис. 2.6. Сравнительные данные по длине соедини­ тельных проводников (мм) и межсоединений эквива­ лентных узлов ЭВМ 3033 на корпусных и ЭВМ 3081 на бескорпусных ИМС

При индивидуальном корпусировании ИМС часто напол­ нение корпусов инертным осушенным газом не производит­ ся, т. е. они пребывают в атмосфере гермозоны не только при монтаже, но и во время хранения и эксплуатации (срав­ нительные данные по составу среды приведены в табл. 2.6). Практически невозможно создание в индивидуальных кор­ пусах ИМС избыточного давления. Контроль за давлением газа и состоянием герметичности в процессе эксплуатации с помощью датчиков также невозможен, поэтому разгер­ метизация любого корпуса в составе блока может быть обна­ ружена только после отказа ИМС. Заметим, что разгермети-

ние концентрации неосновных носителей заряда в напря­ женном полупроводнике пр/про или пп/ппо достигает 30 % при температуре —60° Си 15 % при 0° С. При — 60° С тер­ момеханические напряжения в кристалле подвижность ды­ рок уменьшают приблизительно на 3 %, а электронов уве­ личивают на 5 %. Такие изменения электрофизических пара­

ция на установку выводов в отверстия печатной платы с последующей их опайкой. Монтаж

микрокорпусов связан с поверхностной пайкой выводов на КП плат. Однако из-за различия в ТКЛР основы печат­ ных плат (стеклоэпоксида) и керамики микрокорпуса ячей­ ки МЭА» которые использует оба эти компонента, не выдер­ живают более 10— 15 термоциклов о т — 60 до + 125° С. Для того чтобы совместить монтаж керамических микрокор­ пусов и печатных плат, необходимо менять материал диэ­ лектрика плат (например, применять полиимид кевлар), вводить в обычную плату металлические сандвичи типа медь — инвар — медь толщиной 127 мкм (компенсаторы термического расширения) или применять пластмассовые переходные панели-держатели. Такие меры способствуют

удорожанию методов монтажа, приводят к ухудшению массогабаритиых показателей.

Материалоемкость. Для монтажа бескорпусных БИС до последнего времени применялась золотая проволока диа­ метром 30—40 мкм. Тем не менее расход золота в этом слу­ чае более чем в 10 раз меньше, чем для корпусных ИМС, используемых для ответственных изделий (керамические корпуса) — табл. 2.8. Других драгоценных металлов и де­ фицитных материалов, как ковар, вольфрам и т. п., при ис­ пользовании бескорпусных ИМС не применяется. Еще более разителен эффект для бескорпусных ИМС с жесткими ор­ ганизованными выводами. Необходимо заметить, что для установки микрокорпусов применяются, как было отмече­ но, многослойные керамические платы и толстопленочные платы, в которых для создания коммутационных элементов преимущественно используются молибден, серебро, палладий и др. Экономия при создании блока на базе бескорпусных ИМС за счет минимизации конструкционных элементов же­ сткости, теплоотвода, коммутационных плат по сравнению с корпусными ИМС составляет в зависимости от функцио­ нальной сложности и назначения аппаратуры нержавею­ щей стали — 1—5,0 кг, меди — 0,5—3 кг и т. д. Заключая сравнительный анализ конструкционных характеристик МЭА на бескорпусной и корпусной элементной базе, можно сделать вывод о перспективности дальнейшего развития конструктивно-технологического направления монтажа с ис­ пользованием бескорпусных ИМС (БИС и СБИС) и о посте­ пенном переходе на эти принципы проектирования и про­ изводства МЭА любого назначения.

Трудоемкость монтажных операций. Недостатками бескорпусиых БИС являются более высокая трудоемкость мик­ ромонтажа, высокая доля ручного труда. Это справедливо для ручного микромонтажа с помощью гибких проводников. Однако микромонтаж бескорпусных БИС с помощью жест­ ких организованных выводов менее трудоемок, нежели микромоитаж таких же кристаллов с помощью проволочных выводов (в 5—7 раз). Отмечая невысокую трудоемкость, зна­ чительную степень автоматизации процессов присоединения выводов от кристалла к корпусу, хотелось бы обратить вни­ мание на то, что определяющей является трудоемкость из­ готовления корпуса (с учетом отхода годных корпусов, в ко­ торых были установлены негодные ИМС).

В табл. 2.9 указана трудоемкость монтажа корпусных и бескорпусных ИМС. Различие в суммарной трудоемкости микромонтажа и монтажа на плату корпусных (керамиче-