|
| |
|
Главная Журналы металлизацией обеспечивает выходгодных 80... 90%. Для повышения выхода годных плат применяют двукратную печать материала изолирующего слоя. При этом уменьшаются паразитные емкости за счет увеличения толщины диэлектрика. Плотность толстопленочного монтажа ограничивается технологическими возможностями формирования отверстий в изолирующем слое для межслойных проводниковых переходов (рис. 2.3.1,6). Параметры материалов, применяемых для изготовления изолирующих слоев, и предельные конструктивно-технологические параметры толстопленочных ком.мутационных плат приведены з табл. 2.3.3, 2.3.4. В процессе создания многослойных коммутационных плат могут формироваться также толстопленочные резисторы и конденсаторы. Таблица 2.3.3 Электрофизические параметры материалов изолирующих слоев
Таблица 2.3.4 Предельные н рекомендуемые значения конструктнвно-технологнческих параметров толстопленочных коммутацнонных плат
Тонкопленочная технология позволяет получить более высокую плотность коммутационных проводников, однако проблемы повышения выхода годных плат и недостаточно высокая надежность изоляции в областях пересечения проводников сдерживают широкое применение многослойных тонкопленочных коммутационных плат. Удовлетворительные результаты достигаются применением полимерйзованных полиамидных пленок толщиной около 2 мкм. При этом используется следующая система металлизации: 1-й слой - золото на подслое Сг: 2-й слой - алюминий на подслое Ti или V толщиной 50... 100 нм для улучшения адгезии алюминия и защиты контактов между слоями от образования интерметаллических соединений золота с алюминием. Для получения качественной металлической пленки на ступеньках слой металла должен иметь толщину 2... 3 мкм. Значительное повышение качества изоляции достигается при использовании двухслойных диэлектриков, например монооиись кремния-полиамид, двуокись кремния - полиамид, окись алюминия - полиамид. Параметры слоев коммутационной платы с двухслойным диэлектриком приведены в табл. 2.3.5 [4]. Тонкопленочная металлизация используется также для изготовления последнего слоя металлизации в толстопленочных коммутационных платах, если требуется повысить плотность монтажа для присоединения навесных полупроводниковых приборов и микросхем с шариковыми и столбиковыми, выводами. Малое сопротивление коммутационных проводников обеспечивается гальваническим наращиванием меди и последующим покрытием никелем. Таблица 2.3.5 Параметры слоев тонкопленочиой коммутацнонной платы
Многослойные керамические подложки формируются из нескольких слоев необожженной керамики толщиной примерно 100 мкм, на поверхность которых последовательно наносят пасту для коммутационных проводников. После опрвссовки и обжига многослойного пакета образуется монолитная структура, внутри и на поверхности которой расположены коммутационные проводники. Межслойные соединения проводников образуются через отвер-тия в керамических слоях, боковые поверхности которых покрываются пастой в процессе формирования контура коммутационных проводников слоя или с помощью молибденовых столбиков, ВЫг Рубаемых из фольги с одновре.менной загонкой в керамическую 3-113 65 заготовку изолирующего слоя. Молибден является тугоплавким металлом, выдерживающим температуру обжига керамики около 1400° С. Подложки с молибденовыми перемычками применяют только при массовом производстве в связи с высокой стоимостью оснастки. Многослойные керамические подложки . используются как в микросборках, так и в корпусированных БГИС. В последнем случае подложка входит в состав корпуса. Высокая теплопроводность й механическая прочность керамики в широком диапазоне температур обеспечивают высокое качество микросхем. В коммутационных платах с пленкой-носителем используют тонкую (50... 60 мкм) полиимидную пленку-носитель коммутационных проводников. Двустороннюю металлизацию поверхностей пленки и боковых поверхностей вытравленных в ней отверстий для соединения проводников слоев осуществляют термовакуумным напылением системы металлов Сг-Си-Сг толщиной 1 .. 2 мкм с последующим гальваническим наращиванием системы Си-(Sn, Bi) толщиной 20 ... 30 мкм по контуру, определяемому слоем фоторезиста. На неметаллизированных поверхностях подслой Сг - Си-Сг удаляют вместе с фоторезистом. Рассмотрим варианты реализации многослойных коммутационных плат с полиимидной пленкой (рис. 2.3.2). В первом вариан-   Рис. 2.3.2. Примеры реализации многослойных коммутационных плат с полиимидной пленкой - иосителем: / - подложка; 2 - полиимидная пленка; 3 -нижний коммутационный слой; 4 -верхний коммутационный слой; 5 -кристалл; 5 - коммутационные проводники для разводки питания; 7 - клей; s - консольные выводы те пленка с двусторонней металлизацией приклеивается к ситал-ловой подложке, во втором - используется керамическая плата-носитель с первым слоем металлизации для разводки питания. Кристаллы устанавливаются на плате-носителе для повышения эффективности теплоотвода. Соединение коммутационных проводников, сформированных на пш1Иимидной пленке, с периферийными контактными площадками платы-основания и контактными площадками кристаллов осуществляется с помощью консольных выводов. Перспективно применение металлизированной полиимидной пленки в микросборках с анодированной алюминиевой подложкой. Конструкция характеризуется высокой надежностью, технологичностью, механической прочностью и эффективным отводом тепла от навесных компонентов. Большие размеры коммутацийнных плат с алюминиевой подложкой (100X100 мм) позволяют существенно сократить количество проволочных связей и тем самым повысить плотность компоновки и надежность микроэлектронной аппаратуры. Сравнительная оценка коммутационных плат приведена в табл. 2.3.6. Таблица 2.3.6- Некоторые сравнительные характеристики многослойных коммутационных плат
§ 2.4. Корпуса Корпуса предназначены для защиты элементов и компонентов ИС от климатических (влага, газы) и механических воздействий и светового облучения. Корпус обеспечивает эффективный отвод тепла от тепловыделяющих элементов и компонентов микросхемы. Металлический корпус осуществляет также экранирование от воздействия электростатических, а в некоторых случаях и магнитных полей. Корпус имеет выводы, с помощью которых микросхему монтируют на печатную плату. Контактные площадки платы ИС электрически соединены с выводами корпуса. К корпусу ИС предъявляется ряд требований, обусловленных ее «назначением и электрическими параметрами, особенностями сборки как самих ИС, так н сборки ИС на печатных платах, назначением, особенностями конструкции и условиями эксплуатации аппаратуры, в которой используются ИС. К этим требованиям относятся: герметичность конструкции, высокая надежность, малые габариты, эффективный теплоотвод, малые паразитные электрические параметры выводов (активное сопротивление, индуктивность и емкость), высокая механическая прочность, простота монтажа па печатных платах, легкость съема с печатной платы при необходимости ремонта, низкая стоимость, защита от светового облучения. К корпусу могут предъявляться требования, обусловленные специфическим назначением микросхемы: электростатическое и (или) магнитное экранирование, обеспечение возможности воздействия света при обработке оптической информации или при стирании информации в программируемых (полупостоянных) запоминающих устройствах (ППЗУ) ультрафиолетовым облучением и др. Обеспечение герметичности корпуса. Элементы и компоненты ИС, предназначенных для работы в условиях повышенной влажности и в атмосфере различных газовых сред, следует помещать в корпуса, обеспечивающие полную герметизацию. Герметичность корпуса достигается применением непроницаемых для влаги и газов материалов и вакуумплотным соединением этих материалов. В конструкциях корпусов широко используются соединения металлов с металлами, стеклом, керамикой и полимерами, керамики с керамикой и стеклом, стекла со стеклом и др. Высокотемпературные стекла .и керамику обычно соединяют с помощью промежуточного слоя легкоплавкого стекла. Определенные трудности возникают при образовании вакуумплотных соединений металлов с керамикой и стеклом. Они обусловлены различными ТКЛР и коэффициентами теплопроводности. Дело ib том, что при изготовлении корпуса, сборке микросхемы, экоплуатации детали конструк-цпи подвергаются большим перепадам температуры. Из-за разницы ТКЛР и коэффициентов теплопроводности (разная скорость нагрева деталей) в элементах конструкции возникают большие механические иа\1ряжения, приводящие к растрескиванию соединений и нарушению герметичности. Опыт показывает, что разни- Та блица 2.4.1 Параметры материалов, применяемых для изготовления корпусов
ца ТКЛР соединяемых материалов должна составлять ЫО-Х-. ТКЛР материалов, применяемых прн изготовлении герметичных корпусов, указаны в табл. 2.4.1. Для согласования ТКЛР металла со стеклом или керамикой используются буферные материалы с промежуточным значением ТКЛР. В роли буфера широко при.меняют так называемые припайные стекла, имеющие сравнительно невысокую температуру размягчения (-~500°С). При нагреве припайное стекло размягчается и омачивает соединяемые поверхности подобно тому, как припой смачивает соединяемые металлические детали ТКЛР припайного стекла находится в пределах (4... 12)10 "С". Ьго величина зависит от времени и температуры термообработки в процессе соединения материалов. Это обусловлено тем, что размеры кристаллов, образующихся после расплавления стекла, зависят от температуры и длительности тер.мообработки. Кристаллизующийся спай обеспечивает высокую .механическую прочность соединяемых материалов. Допускается многократный изгиб выводов без нарушения герметизации. Возникающие на поверхности стекла микротрещины оканчиваются на гранях приповерхностных кристаллов и не распространяются в глубь спая. Для образования герметичных соединений керамики с керамикой и керамики с металлом используют также покрытые припоем слои вожженного металла (серебра) в керамику. Сочетания керамики, стекла и металлов с пластмассами не обеспечивают полностью гер.метичных соединений вследствие большой разницы в ТКЛР (см. табл. 2.4.1) и высокой влагопроницаемости пластмасс, эпоксидные, фенольные и силиконовые пластмассы используются только в корпусах микросхем, предназначенных для работы в умеренных условиях (влажность 857о), Типы корпусов. В соответствии с ГОСТ 17467-72 «Микросхемы интегральные. Корпуса» корпуса микросхем отечественного производства разделяют на четыре типа. В основу классификации положены форма корпуса и расположение выводов относительно тела (изделие без выводов) корпуса. Основные формы корпусов и расположение их выводов показаны на рис. 2.4.1: тип 1 - прямоугольный корпус, выводы расположены перпендикулярно к основанию в пределах тела корпуса (а); тип 2 - прямоугольный корпус, выводы расположены перпендикулярно к основанию за пределами тела корпуса (б); тип 3 - круглый корпус, выводы расположены перпендикулярно к основанию в пределах тела корпуса (в); тип 4 - прямоугольный корпус с планарными выводами (г). ГОСТ 17467-72 устанавливает габаритные и присоединительные размеры и условные обозначения корпусов. Расстояния между центрами выводов корпусов l-ro и 2-го типа 2,5 м.м, 3-го типа под углом 30° и 45°; 4-го типа 1,25 .м.м, а в многовыводных корпусах БГИС 0,625 -ММ. В последне.м случае осуществляется четырехрядная формовка выводов. Расстояния между центрами контактных площадок печатной платы должны быть 1,25 мм. Условное 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [ 10 ] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||