книги / Микроэлектроника. Гибридные интегральные функциональные устройства

Коммутационные платы (чаще всего одно-или двухслойные) на металлическом основании с диэлектрической изоляцией имеют большое значение при формировании мощных схем.

Основными технологическими вопросами при формиро­ вании таких плат является подбор пары «металл—диэлект­ рик» по ТКЛР, обеспечение необходимой адгезионной проч­ ности сцепления диэлектрического слоя к металлу по всей поверхности платы, достижение хорошего качества покры­ тия на металле (отсутствие шероховатости, трещин и других дефектов поверхности, отрицательно влияющих на качество наносимых пленочных покрытий). Большое применение находят металлические пластины из стали, покрытые эпок­ сидной смолой или легкоплавким стеклом. Однако опти­ мальные показатели имеют подложки из анодированного алюминия (табл. 3.1). Чаще всего для оснований исполь­ зуется не чистый, сравнительно мягкий алюминий (напри­ мер, марки АД-1), а механически прочные алюминиевые сплавы. Однако основные легирующие добавки в этих сплавах должны, как и алюминий, легко подвергаться анод­ ному оксидированию. Сплавами, которые обеспечивают необходимую прочность пластины (не менее 20 ГПа), явля­ ются сплавы алюминия с магнием (типа АМГ). Кроме того, для доведения поверхности пластины до 13— 14-го классов чистоты отработки (например, шлифовкой, полировкой или резкой алмазными кругами) с последующим анодированием второго рода сплавы должны иметь хорошую однородность структуры и состава по всей пластине. Поэтому большое содержание легирующих добавок магния нежелательно; оп­ тимальным является использование сплава АМГ-3, который содержит 3,2—3,8 % магния, 0,3—0,6 % марганца и 0,5— 0,8 % кремния. Для анодирования приемлемым является комбинированный электролит на основе щавелевой кислоты, с помощью которого получают менее рыхлые пленки с при­ емлемыми изоляционными свойствами по сравнению с сильнорастворяющим электролитом (на основе серной кислоты). Однако этот электролит в отличие от малорастворяющего (на основе сульфасалициловой кислоты) позволяет созда­ вать большие толщины оксида (40—60 мкм) при плотности тока 1—2 А/дм2. Значительная плотность пор диэлектрика, присущая методу анодирования второго рода, является и положительным моментом — предохраняет от растрескива­ ния слой А120 3 при повышении (понижении) температуры, когда возникают значительные ВН из-за большого разли­ чия в ТКЛР сплава алюминия и А120 3. Для того чтобы подложки выдерживали температуру 250—300° С, плотность

объем становится меньше приблизительно на 40 %. С учетом того, что размеры окончательного изделия должны быть вы­ держаны с жесткими допусками, степень уменьшения ли­ нейных размеров должна быть точно известна при первона­ чальном нанесении рисунков на сырые листы. После завер­ шения изготовления платы она контролируется на целост­ ность цепей на автомате. Открытые участки металлизации покрывают электрохимическим слоем никеля или золота и облуживают. В табл. 3.3 приведены основные параметры многослойных керамических плат.

Отметим, что технология получения многослойной кера­ мики является по существу модификацией технологического процесса изготовления толстопленочных схем. При этом соз­ дают многоуровневую коммутацию, что затруднено в клас­ сической толстопленочной технологии. Дело в том, что последовательное нанесение неотожженных паст на керами­ ческую подложку через трафареты с последующим единым отжигом невозможно; в условиях же нанесения каждой пасты с последующим вжиганиём необходимо обеспечить стабильность состава предыдущих слоев при температурах, равных температурам вжигания последующих слоев. Тем­ пературы вжигания последующих паст меньше предыдущих и для каждого металлического и диэлектрического слоев

Нужна паста со своим составом. Кроме того, при создании толстопленочных схем возможно коробление и растрески­ вание подложек большого размера. Поэтому толщина под­ ложек размером до 60 х 48 мм составляет 0,8—1,5 мм, а бо­ лее — от 2 до 4 мм. Однако и в этом случае процент выхода плат размером около 100 X 100 мм еще недостаточно высок, так как в отличие от технологии получения многослойной керамики, особенно МПП — ПМ, каждый слой после его изготовления (хотя бы промежуточного) отбрасывать не­ возможно без удаления в брак низлежащих годных слоев и подложки. При этом уменьшение процента выхода годных плат с увеличением числа слоев коммутации подчиняется степенному закону.

§3.4. Эффективность методов создания многоуровневой коммутации ГИФУ

Для получения коммутационных плат ГИФУ, кроме отмеченных ранее, используют многоотверстный поликор и прецизионные МПП. Двусторонние коммутационные платы из многоотверстного поликора формируются на базе поликоровых подложек (99,7 % А120 3) толщиной 0,5 и 1,0 мм, в которых лучом лазера по программе создаются отверстия диаметром 80— 130 мкм, причем для формирования благо­ приятной формы отверстий (как в полиимидной пленке) луч лазера действует на одно и то же место подложки с двух ее сторон. Перед получением отверстий обе стороны под­ ложки защищаются тонким слоем (0,5— 1,0 мкм) материала, который впоследствии легко удаляется вместе с частицами керамики, выброшенной энергией луча лазера из отверстий на поверхность подложки. После создания отверстий осу­ ществление двууровневой коммутации на обеих сторонах подложки аналогично образованию двусторонней коммута­ ции на полиимидной пленке.

Многослойные печатные платы, как указывалось, в ос- ( новном используются для конструкций ГИФУ с большим относительным содержанием корпусных ИМС и микро­ сборок. Однако ввиду повышаемой плотности монтажа та1кие МПП изготавливают с предельными показателями по плотности рисунка линий коммутации и соединительных отверстий, шага контактных площадок и числа сигнальных слоев. Предельную плотность монтажа МПП характеризуют

показателем

МОНТАЖ ГИФУ

§4.1. Микромонтаж кристаллов бескорпусных ИМС в ГИФУ

Микромонтаж кристаллов ИМС начинается после созда­ ния ИМС в пластине (после электрического зондового конт­ роля ИМС в составе пластин и контроля по внешнему виду). Основными операциями микромонтажа являются: 1) раз­ деление пластин на модули; 2) контроль по внешнему вид> и разбраковка; 3) посадка кристаллов ИМС в корпус или на коммутационную плату; 4) электрическое соединение выводов КП кристалла с КП корпуса или платы. Дополни­ тельной операцией, которая производится при микромонта­ же кристаллов ИМС, является их защита органическими компаундами.

Разделение пластин на кристаллы осуществляется тремя способами: 1) механическим скрайбированием (алмазным резцом); 2) фрезерованием (дисковой резкой); 3) с помощью лазерного луча. Несмотря на простоту и производительность процессов механического скрайбирования, от них в произ­ водстве МЭА практически отказались из-за большой ширины реза, значительной зоны нарушенного слоя, а также из-за достаточно большой вероятности возникновения микротре­ щин (рис. 4.1, табл. 4.1). Принципы разделения пластин на модули с помощью лазерного луча основаны на локальном взаимодействии луча лазера с материалом полупроводнико­ вой пластины, расплавлении и испарении его на линии раз­ дела. К преимуществам такого процесса следует отнести: универсальность (если для механического разделения необ­ ходимо освобождение от слоев оксида кремния, металлиза­ ции и т.п., для лазерного разделения это не обязательно), достаточную производительность, малую ширину реза, от­ сутствие механических повреждений. Недостатком процесса является большая вероятность попадания продуктов испа­ рения на поверхность пластины, которая тем больше, чем больше глубина реза. Существует и прямо пропорциональ­