Технологии в электронной промышленности №3'2012

Технология поверхностного монтажа кристаллов на пластичные основания радиоэлектронных микроузлов

Назаров Евгений


Большинство микросборок и многокристальных модулей изготавливают на жестком основании из керамики, поликора, алюминия и т. д. Эти материалы отличаются по коэффициенту температурного расширения от стеклотекстолитовых печатных плат, на которые эти микроузлы монтируются. В статье описана технология поверхностного монтажа бескорпусных кристаллов ИС, корпусированных микросхем и других компонентов на пластичные основания радиоэлектронных микроузлов.

Все виды микросборок на жестком основании, как правило, имеют выводы, компенсирующие различие линейного расширения микросборки и печатной платы.

Попытки производить безвыводные микросборки с контактными площадками для поверхностного монтажа привели к ограничению не только их использования в условиях температурных колебаний, но и видов печатных плат, на которые такие микросборки могут быть смонтированы.

Известны случаи, когда микроузлы изготавливают на гибко-пластичном (например, полиимидном) основании, что в большей мере решает проблему надежности при соединении микросборок с печатной платой.

Однако бескорпусные кристаллы, монтируемые с помощью капли клея на полиимидное основание с последующей ультразвуковой разваркой выводов или методами перевернутого кристалла на дозы припоя, необходимо было защищать компаундом. А это снижало устойчивость радиоэлектронных узлов к температурным ударам и ухудшало отвод тепла от кристаллов.

Новый метод монтажа кристаллов на пластичные основания микроузлов, позволяет производить монтаж «перевернутого» бескорпусного кристалла непосредственно контактными площадками на пластичный диэлектрик минимальной толщины. Формирование второго и последующих диэлектрических слоев из парилена минимизирует толщину диэлектрика и обеспечивает защиту всего кристалла от влаги, химических воздействий и электропробоев.

Пластичный микроузел может быть смонтирован на плату как компонент, аналогично тому, как монтируются компоненты в BGA-корпусах. Микроузел можно установить на печатную плату из любого материала — стеклотекстолита, металла, керамики и т. д., так как основа узла компенсирует тепловое расширение платы за счет собственной пластичности. Поскольку пластичное основание микроузла имеет минимальную толщину, может быть обеспечен отвод тепла от лицевой стороны кристаллов при монтаже микроузла на теплоотводящую печатную плату.

Новая технология производства микроузлов на пластичном основании имеет минимальное количество операций и позволяет существенно снизить себестоимость производства радиоэлектронной аппаратуры. Последовательность изготовления микроузлов на пластичном основании приведена на рисунке:

  1. На фольгированной (металлизированной) стороне полиимидной пленки методом фотолитографии формируются отверстия в металле. Координаты отверстий должны соответствовать положению контактных площадок кристаллов и прочих компонентов после их установки автоматическим манипулятором.
  2. На поверхность полиимидной пленки наносится тонкий слой полиимидного клея.
  3. На клейкую поверхность полиимидной пленки с необходимой точностью устанавливаются бескорпусные кристаллы и другие поверхностно-монтируемые компоненты, после чего клеящий слой просушивается.
  4. Методом ионно-плазменного травления в слое полиимида формируются отверстия.
  5. Методом вакуумного напыления металлов отверстия в полиимидном слое металлизируются.
  6. Методом фотолитографии лишний металл удаляется со слоя металлизации, при этом формируется первый слой разводки микроузла.
  7. Второй слой диэлектрика формируется из парилена (дипараксилилена) известным методом осаждения материала из газовой фазы. При этом обеспечивается хорошая защита кристаллов и прочих компонентов от влаги, химических воздействий и электроизоляция выводов.
  8. На слой парилена наносится методом вакуумного напыления слой металлизации, а формирование этого и следующих слоев разводки микроузла происходит согласно описанным операциям 1–7.
Технология монтажа микроузлов РЭА на гибко-пластичном полиимидном носителе

Рисунок. Технология монтажа микроузлов РЭА на гибко-пластичном полиимидном носителе

Последний слой разводки содержит крупные монтажные площадки, защищенные никелем. Это позволяет в дальнейшем легко монтировать микроузел на контактные площадки печатной платы методом оплавления припойной пасты.

Очевидно, что у описанного способа производства микроузлов есть хорошие перспективы. Особенно это касается возможности массового производства таких изделий, как встраиваемые GPS/ГЛОНАСС-приемники, вычислительные модули, радиоэлектронные узлы авиационной и автомобильной аппаратуры, светодиодные платы и драйверы.

Технология поверхностного монтажа кристаллов на пластичные основания позволяет работать и с материалами ПП в рулонах. При этом обеспечивается минимальная трудоемкость и себестоимость процесса. В настоящее время использование массовых малозатратных технологий чрезвычайно важно для развития российской радиоэлектроники.


 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо