Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 59
Текст из файла (страница 59)
После контроля качества отверстий они наполняются металлизирующей пастой, в основе которой лежат порошки молибдена или вольфрама. Затем через трафарет наносится рисунок проводников, ширина которых 0,12 мм, производится сборка пакета из отдельных слоев в требуемую комбинацию. Пакет опрессовывается, проводится его обжиг при температуре 1250...1560 'С. После обжига наносится рисунок проводников из молибдена с последующим покрытием никелем и золотом на верхней и нижней поверхностях подложки. Толщина многослойной подложки, содержащей от 17 до 32 слоев, составляе а) 4 л еу $ л~~ рис. 9 8. Последовательность операций изготовлении толстопленочной гибридной микросхемы: т-обоыыенна«керамнтеска» «од«сика с системой сквовны«отверстий; т — «омденсатор; 3 — реанстор, 4- навесной пассивный «омпонемт, б — навесной тра«в«стор с ыесткмнн в» ода«и 4...5 мм.
Управление технологическим процессом осуществляет автоматизированная система, состояц(ая из технологического оборудования, управляемого ЭВйТ. Сложность процесса предполагает проведение большого количества контрольных операций. Предусмотрен ме ханический, оптический, электрический контроль.
По окончании проверки и исправления дефектов лазерным инст' румснтом заготовки поступают на финишные операции: когпактны площадки покрываются припоями для присоединения навесных ком понентов. В качестве примера рассмотрим более подробно технологичес кий маршрут изготовления сверхбольшой гибридной микросхем иа многослойной керамической подложке (см. рис, 5.21, 5.22). Изготовление многослойной керамической подложки начинаемся с отливки отл дельных слоев. Порошки керамики и стекла смешиваются с органическим свя:: зуюшнм веществои а растворителем, образуя жидкое ~сото с консистенцией крас-' ки Тесто наносится на движущийся пластмассовый транспортер н проходит по специальным ножом, который придает слою определенную толщину, В длинно сушильной печи иэ него удаляется растворитель и остается связный, но еше гибки материал, похожий на толстую бумагу. Из него вырезаютсн квадратные заготовки для выполнения последующих операций в углах каждого листа пробиваютс отверстия.
Они же служат метками для совмецзения листов. Следующая операция — пробивка сквозных отверстий. Она выполняется на быстродействующей многопуансонной перфорацнонной установке, управляемой ЭВМ. В верхнем слое модуля на 100 кристаллов, например, каждое посадочное место для кристалла имеет одинаковую матрицу отверстий. Поэтому в штампе установлено сразу 100 пуансонов, которые размещены на сетке с шагом, равным шагу посадочных мест для кристаллов.
При каждом срабатывании инструмента одно отверстии пробивается в одной и той же позиции сразу на каждом из посадочных мест кристаллов; за~ем весь лист слегка сдвигается и пробиваются следующие !00 отверстий. Металлические соединения наносятся на необожжеиные листы иетодом трафаретной печати. Через металлическую маску, на которой нанесен рисунок соединения„ продавливается паста из молибдена, связующего вещества и растворителя (Рисунок маски формируется автоматически с помощью системы автоматизированного проектирования.) Паста износится под давлением и поэтому заполняет также пробитые в лйстах скнозные отверстия. После этого металлизированные листы сушатся и проверяются Выявление дефектов н отдельных листах до того, ка из них будет собрана полная подложка, играет очень важную роль в получени высокого процента выхода годных изделий в данном технологическом процессе.
Листы, прошедшие проверку, собираются в определенной последовательности пакеты н спрессовываются под высоким давлением при температуре 78 ' С. Скаоз ные отверстия диаметром 120 мкм должны совпадать в слоях, поэтому точ ный контроль размеров и совмещений листов крайне необходим.
Спрессовав ная необожженная подложка подгоняетсн под нужный внешний разме и затем подвергается длительному циклу обжига, во время которого происход постепенный нагрев до максимальной температуры свыше 1500 ' С в атмосфе вод дорода. При меньших температурах связующий органический материал разлагается н У летучивается, а при максимальной температуре керамика и металл спекаются в монолитную структуру. Скорость повышения температуры при нагреве необходимо тщательно контролиров оватги при слишком высокой скорости органическое связующее вещество будет разлагаться быстрее, чем продукты распада успеют продиффундировать к поверхности, и подложка может расслоиться.
Во время спекания все линейные размеры подложки уменьшаются примерно на 17 %, так что ее полный объем становится меньше примерно на чо уэ С учетом того, что размеры окончательного изделия должны быть выдержаны с жесткиии допусками, очевидно, степень уменынения линейных размероа должна быть точно известна при первоначальном нанесении всех ри у исунков иа необожженные листы. После отжига подложка приобретает размеры, форму и твердость керамической плитки; если по ией слегка ударить, она издает звон.
Огкрытые участки металлизации на обеих сторонах готовой полложки покрываются сначала никелем, а затем золотом. На автоматической испытательной установке выполняется детальная проверка всех электрических цепей подложки, чтобы у д бе иться а правильности соединений Прн этой проверке также используются результаты работь системы автоматизированного проектирования. Испытательная установка контролирует правильность соединения каждой контактной площадки в соответствии со схемой; кроме того, должно быть установлено отсутствие лишних и неправильных соединений. После завершения испытаний к нижней поверхности подложки твердым припоеи припаиваются 1800 штырьков (рис. 8 21): одновременно к подложке тоже твердым припоем, прикрепляется металлический фланец. Через иеталлическую маску на контактные площадки на поверхности кристалла напыляется свинцово-оловянный припой.
Затем кристалл нагревается в атмосфере инертного газа до температуры плавления припоя. Последний, плавно~ и перераспределяись под действием поверхностного натяжения, образует на каждой контактной площадке полусферическую каплю Затем припой охлаждается до затвердения, а кристалл переворачивается и накладывается на подложк> таи, чтобы соответствующие контактные площадки совместились. После установки на подложку всех кристаллов весь узел вновь нагревается до температуры плавления припоя.
при этом каждый контактный шарик припоя приобретает форму усеченной с двух сторон сферы н соединяет электрически контактные площадки крисгалла и подложки, сохраняя при этом зазор между их поверхностями 9.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ПРОИЗВОДСТВА ГИБРИДНЫХ БР(С И МИКРОСБОРОК НА СТАЛЬНЫХ ЭМАЛИРОВАННЫХ ПОДЛОЖКАХ Конструктивно-технологический вариант изготовления мощных гибридных БИС и МСБ (рис. 9.9) с улучшенными характеристиками теплоотвода основан на применении стальных эмалированных подложек (СЭП), которые обладают рядом преимуществ перед керамическими: существенно более высокой механической прочностью; высокой теплопроводностью, что позволяет использовать такие под- 267 Рнс. 9.9.
Фрагмент мнкросборкн на стал ной эмалированной подложке: ! — толе оплеио ый элемен; 3- слой э ал; 3 монтажное отверстие, 4 - проаолаяный вывод, 5 ппссииный нвпшпой компонент; 6 стальное осп ванне, 7- кап!активы плпшадкэ, В в припой, Р полуправолннкопый антнвный навесной ко понен )л — сэп ложки в качестве теплоотводов; высокой электропроводностью, благодаря чему подложка может служить шиной заземления и экраном; ударопрочностью, вибропрочностью, низкой стоимостью.
К недостаткам СЭП относят возможное увеличение массы, ограниченность частотного диапазона (до 400 МГц), наличие дополнительных паразитных емкостей, возможность образования в эмали макро- и микротрещин. Входящие в технологический маршрут (рис. 9.10) основные операции можно разделить на три основные группы: операции изготовления СЭП, операции создания толстопленочных элементов, монтаж Рнс.
9 )О. Сгруктурнан схема технологического маршрута производства гибридных БИС (МСБ) на стальной эмалированной подложке: )- мек «ак пбрабо ка за!ото из с а.т, 7 — он штка . етодом окунания. 3 — на есен е н сушка мвс на . з . ! ерак необ з е ьн );4 — нзм л ! серн ы,б — эле тр! Форе; 6 — сушки н а жи з а.«, 7 — контра!а к с т а окрыти»,  — аэ сине паст, 3 — сукка вжи. аки, !а в ремон )! — !н а по на )у- под он« ! р в л еобнзэт ль а), )3-. руина» и а а н,н р иа ная установи компонентов ел!мы, )4 в пайка о.
ной прн оя; м — проверка н фуикиионэльная п нкэ )оперения необязательна), )6 в ус нонка на шасси н формнровакне внешннл соединений 488 и присоединение выводов навесных компонентов. Изготовленные по этой технологии СЭП имеют ТКЛР (! ...19) Х10 б 1/град. Гибридные БИС и МСБ на таких СЭП можно эксплуатировать при повышенных температурах и влажности. Металлическое основание СЭП формируется штамповкой из листовой (толщина 0,5...1,0 мм) малоуглеродистой стали. После сверления необходимых отверстий и снятия фасок стальное основание подвергается обработке в кислотном травитсле для придания шероховатости поверхности и улучшения адгезии эмали. В качестве эмалей используются фосфорные крнсталлизующиеся стекла, например молярного состава Р 05 40...75 %, один из окислов группы 7пО, К30, В303, А1303 молярного состава 20%; СаО или ВаО— 55 %; один из окислов группы БгО, Та305, Ха303, ОеОя )чЬйОВ или композиции на основе боросиликатных стекол, в состав которых входят окислы ВаО, МдО и 5103 или смесь МКО с окислами СаО, ХпО, В30) и 5)03.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
