Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 42
Текст из файла (страница 42)
В обшей сложности в сигнальных слоях керамической подложки располагается 130 м сигнальных проводников. Между каждой парой слоев Х и у располагается слой с опорным напряжением, который позволяет контролировать волновое сопротивление сигнальных линий, которое в данной конструкции равно 55 Ом. На рис. 5.2! схематически и с большим увеличением показано сечение участка керамической подложки с двумя соседними кристаллами полупроводниковых СБИС На рисунке показана типовая сигнальная цепь, которая идет от сигнального штырькового вывода кристалла.
В одном из пяти верхних перераспределяюцгих слоев сигнал проходит к другому вертикальному проводнику и через него на поверхность к монтажной контактной площадке. Далее сигнал проходит по металлической перемычке вдоль поверхности к третьему контактному отверстию, которое спускает его в сигнальный слой а глубине подложки. Проводник, расположенный вдоль оси Х, ведет сигнал к следующему контактному отверстию, от которого он проходит дальше через проводник, параллельный оси у. Через последнее на этом пути контактное отверстие сигнал возвращается иа поверхность к посадочному месту другого кристалла, где данная цепь и заканчивается. Некоторые из сигнальных цепей выводятся иа нижнюю сторону подложки, где они идут к другим модулям через цепи многослойной печатной платы.
Разводка электропитания осуществляется в трех слоях в нижней части керамической подложки 1см, также рис. 5.22). И рис. 5.21 и 5.22 видно, что пять верхних слоев подложки предназначены для перераспределения сигнальных линий от контактных площадок кристалла на набор контактных площадок, выходящих на поверхность подложки и расположенных двумя рядами вдоль сторон каждого кристалла !рис. 5.23).
Эти контактные площадки позволяют контролировать гибридную СБИС с установленными на ней кристаллами. В случае необходимости с их помощью можно изменить и схему соединений, разрушив короткий отрезок проводника на поверхности подложки, отключив любую сигнальную линию от внутренних цепей, и сделать новое соединение, протожив микропровод между двумя выбранными контактными плоШадками. Верхние перераспределительные контактные слои наиболее густо снабжены сквозными переходными отверстиями, которые располагаются с шагом 0,25 мм. Для каждого посадочного места кристалла сформировано 96 монтажных контактных площадок. В технологии предусмотрены замены отдельных кристаллов как при изменениях конструкции, так и при ремонте, что говорит о вы"'Окой ремонтопригодности конструкции.
1В2 И ЦПГ) О~ ~~БЯ ~~~~~,~,~ ) ~ ~ и а П (3ЫБЫЫС)Ы(3С)Ы Рис. 5.23. Монтажный узел кристалла полупроводниковой СБИС: ! — криса .. СБНС, р — лва риал ко тактнык л о. шавок.т ешришс св ааш~ык ереааерерн вре. лели шш слои с крыловыми ыволнмн СБИС; Л- арто~сок жлу конта ммн ал шалкамн Рис. 524. Отвод тепла ст кристаллов полупроводниковых СБИС через алки минневые подпружиненные плунжеры: окл жлашнтеа накост ленин подложки и модуля. Главный недостаток алунда — относительно высокая диэлектрическая проницаемость, равная 9,4 (сравни с полиимидом, у которого она равна лишь 3,5).
Именно поэтому скорость распространения сигналов в данном модуле ниже, чем на платах с применением полиимидной пленки. Однако тот факт, что кристаллы можно устанавливать прямо на керамическую подложку, позволяет значительно сократить среднее расстояние между кристаллами, и именно поэтому полная задержка сигналов в итоге не столь уж велика. Другое компромиссное решение было принято при выборе материала проводников для внутренних слоев подложки. Обжиг алундовой керамики происходит при температуре 1500 'С, поэтому проводники пришлось делать из тугоплавкого металла — молибдена, удельное сопротивление которого примерно в три раза больше, чем у меди.
Чтобы компенсировать этот недостаток, была увеличена плотность размещения сквозных контактных отверстий, так что большие токи можно подавать на кристаллы по параллельным путям через группы таких отверстий. Технология многослойных керамических плат обладаег большой прецизионностьку: ширина линий проводников и диаметр заполняемых под давлением молибденовой пастой сквозных отверстий равны 120 мкм. Пробивка сквозных отверстий в слоях необожженной керамики, рисунок трафарета, контроль отдельных слоев подложки и проверка всех электрических цепей подложки проводятся с использованием системы автоматизированного проектирования.
Электропитание распределяется по трем нижним слоям подложки (см. рис. 5.21, рис. 5.22): по двум поданы напряжения, необходимые для работы кристаллов, третий находится под потенциалом земли. Питание на сами этн слои подается по параллельной схеме через мат ицу контактов, равномерно расположенных по нижней поверхности подложки. От слоев питания ток поступает прямо на соот ев тствующне контактныс площадки кристаллов через параллельно включенные группы сквозных контактных отверстий.
Конструкция подложки позволяет подводить питание к каждому кристаллу мощностью до 4 Вт, хотя не каждый кристалл работает с максимальным током; мощность питания платы ограничена на уровне 300 Вт, т. е. в среднем около 3 Вт на кристалл. Эти цифры существенно перекрывают допустимые мощности рассеяния на уровне кристалла БЙС и средние значения допустимой удельной мощности на плате при воздушном охлаждении. Поэтому в рассматриваемой конструкции применено жидкостное охлаждение (рис. 5.24).
Выбор материалов для такой технологически сложной конструкии, ак керамическая подложка, потребовал компромиссных решенд ний. Основным компонентом материала подложки служит алун (А120з), обладающий отличными механическими свойствами, стойкостью к химическим и термическим воздействиям при изготов- 184 5.6. КОНСТРУКЦИИ ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ За счет совмещения в одной конструкции пленочных резисторов, плоских проводящих и диэлектрических слоев, на )сС и СС-структурах могут быть реализованы довольно сложные устройства, выполняющие функции фильтров, линий задержки и др.
Это своеобразные функционально-интегрированные структуры. Например, интеграция функций конденсатора и резистора в )сС-структурах осуществляется за счет замены одной или обеих обкладок конденсатора пленочными резисторами. В таких конструкциях один и тот же элемент, например резистивная пленка, является часгью как резистора, так н конденсатора, параметры которых )( и С распределены вдоль структуры. Простое, казалось бы, объединение функций металлических пленок, нанесенных по обе стороны диэлектрика конденсатора, придает этой структуре качественно новые свойства. Совмещение функций емкостных и резистивных элементов открывает совершенно новые возможности в разработке схемотехнических ре1утений, не имеющих аналогов в схемах на дискретных элементах, и позволяет при проектировании распределенных структур распо- ряжаться не элементами, а функциями.
Таким образом, распределенные пленочные структуры являются элементами функциональной электроники. В зависимости от числа, взаимного расположения пленочных элементов и способа их соединения в распределенных структурах могут быть созданы структуры трех-, четырех- и более сложных многополюсников, Основные разновидности )сС-структур. )сС-структуры с распределенными параметрами могут использоваться в качестве фазосдвигающих и времязадаюших элементов фильтров, элементов частотно-зависимой обратной связи в активных фильтрах. Две разновидности !!С-структур Й! — С вЂ” !хз2 н С! — )с — С2 показаны на рис.
5.25, а, б. По конструктивно-технологическому исполнению )с1 — С вЂ” )с2 структура подобна пленочному конденсатору с высокоомными обкладками, имеющими сопротивления )с1 и )С2 между выводами 1...2 и 3...4 соответственно. Структура типа С!†)с — С2 состоит из двух конденсаторов, емкостями С! и С2, имеющими общуку обкладку из высокоомио. материала с сопротивлением !с между выводами ! и 3. х 7)х х Ах г 2 Ю 3 4 1! и! 17 а! — — сз — !а 4 1! лк (и л) 71 ~-Мепюхпочпппоо попо; )7!77)7)-Додхемпууоееглоо' люо; 5- 1-се!ого!об!ив купб, и)- Лпблпмоп Рис. 5.25.
Распрелеленные пленочные )сС-структуры: а — Я! — С -Н2, Š— С! — и — С2! а — резнстнвиеи пленка с востоянаыми потопными параметр гвмрннай), а — реанстнвная пленка с алаано па апреаеленному закону меиввщеЯсн вирииоЯ; д — рев пиная ленив са ступенчато изменявптейся'кириной Рис, 5.25. Конструкпки пленочных распрелелеиных структур с постоииными (о) и иаменнюпгимисн (б) погонными параметрами: ! — ревистнвный слой, 2 в лнзлектрнческне слон, 3 в плена ные лроволннки; Š— проваимвие слон Различают !хзС-структуры с постоянными (рис. 5.25, в) и переменными по длине конструкции параметрами.
В пленочных )СС- структурах изменение погонных сопротивлений и емкостей может осуществляться за счет толщин резистивной и диэлектрической пленок или их гцирины. В практике используется последний, наиболее технологический вариант. При этом профиль структуры может изменяться плавно (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
