CC BY
24
УДК 658.512.011
Т.А. Рачинская, *Т.А. Гомзикова
Омский государственный технический университет, г. Омск *ОАО «Центральное конструкторское бюро автоматики», г. Омск
ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ МИС
В последнее время уменьшение габаритов ИС достигалось за счет монтажа корпусов в трехразмерные (3D) сборки с использованием межсоединений и коммутационных слоев, размещенных на самих корпусах.
Практически параллельно с идеей укладки в трехразмерную сборку корпусированных элементов возникла идея выполнять ту же операцию для кристаллов с последующей упаковкой в единый корпус (—stacked die||). Логичным продолжением этой методики стала технология выполнения TSV (Through Silicon Vias - сквозных отверстий в кремнии). Применение технологии TSV при сборке гибридных модулей обеспечило дополнительный импульс развитию устройств типа SiP (System in Package - «система в корпусе»), логическим продолжением которого станет единый элемент, собранный на кристальном уровне без применения промежуточных операций разварки проволочных выводов для коммутации элементов микросборки [1].
Уменьшая габариты и массу ЭА все больше отдают предпочтение новой технологии формирования соединений между компонентами аппаратуры - многокристальным модулям (МКМ). Во всех вариантах МКМ бескорпусные кристаллы интегральных схем (ИС) соединяются с поверхностью многослойной коммутационной платы одним из трех методов: проволочным монтажом (рисунок 1), монтажом методом flip-chip - перевернутого кристалла со столбиковыми выводами на его контактных площадках (рисунок 2) и вакуумным напылени-
283
ем металлических проводников на предварительно сформированную планарную конструкцию "подложка-кристалл" (рисунок 3).
Рис. 1
Рис. 2
Диэлектрическая пленка
Подложка
Кристалл
Рис. 3
Рассмотренные конструкции МКМ пригодны для получения объемных (трехмерных) МКМ 3Б, представляющих собой сложную многослойную конструкцию из плоских двухмерных МКМ, каждая из которых имеет торцевые контактные площадки для организации периферических связей. При этом в реальных конструкциях МКМ 3Б используются плоские МКМ различного типа [2].
На основе анализа современных технологий можно сделать вывод, что процесс миниатюризации, выдвигая все большие требования к радиоэлектронным системам, стимулирует развитие многослойных структур. Помимо 3Б-ИС появляются технологии, позволяющие соединять системы в корпусе, системы на кристалле и многослойные печатные платы между собой, создавая тем самым новый вид компактных и эффективных устройств.
Такое взаимодействие позволяет реализовать новые технологии межсоединения, обеспечивающие улучшенные тепловые и электрические характеристики, а также возможность размещения кристалла над кристаллом (рисунок 4).
284
Помимо технологии «Кристалл - Корпус - Печатная плата» в последнее время интенсивно развивается и внедряется технология и конструкция керамических многослойных коммутационных подложек на основе низкотемпературной керамики ^ТСС).
1
РСВ
Рис. 4
С помощью технологии ЬТСС возможно формировать топологии устройств в объеме (рисунок 5), что существенно снижает габариты и улучшает электрические параметры, за счет использования лицевых связей между полосками.
Рис. 5
Еще одним преимуществом технологии ЬТСС является разработка и использование новых материалов, которые способны расширять диапазон рабочих частот устройств до 100 ГГц. [3]
Основными этапами изготовления МИС по технологии ЬТСС является изготовление листов керамики, пробивка отверстий в соответствии с разработанной топологии и заполнение отверстий проводящей пастой, формирование топологического рисунка на отдельных листах керамики, сборка в «стек» керамических листов и так называемое ламинирование (удаление воздушных зазоров между отдельными слоями керамики), обжиг всей конструкции (рисунок 6).
285
Пробивка и заполнение Печать
Нарезка листов межслойныхсоединений проводящих слоев
Сбор в «стею> и ламинирование Обжиг Монтаж навесных
Рис. 6.
На завершающем этапе изготовления на интегральную схему могут монтироваться навесные элементы: активные СВЧ-компоненты, антенны, микроконтроллеры и др.
Библиографический список
1. Dr. David Pedder. System-in-Package (SiP): A Guide for Electronics Design Engineers SiP Technology - Introduction, Categories and Benefits. January 2008.
2. Ефремов, А. Тенденции в области полупроводниковых изделий и технологий / А. Ефремов // Передовые технологии. -2012. - № З (95).
