Метод на монтаж на микроелектронни компоненти

Притежатели на патенти RU 2571880:

Изобретението се отнася до електронното инженерство и може да се използва за повърхностен монтаж на микроелектронни компоненти в многочипови модули, микровъзли и модули с вътрешен монтаж на компоненти. Техническият резултат е намаляване на трудоемкостта и повишаване на надеждността на микроелектронните единици, намаляване на техните параметри на тегло и размери. Постига се с това, че в метална кръгла пластина се оформят отвори за неопаковани кристали по зададени координати. Върху една от външните повърхности на метална кръгла плоча се изтегля тиксо с лепкава страна вътре в плочата. Неопакованите кристали се монтират по зададени координати с контактни подложки върху повърхността на залепващата лента, запечатват се, а залепващата лента се отделя. Нанася се полиимиден фотолак, в него се образуват дупки. Превключването се извършва по метода на вакуумно отлагане на метали чрез тънка подвижна маска или се използват процеси на фотолитография след вакуумно-плазмено отлагане на метали. Диелектричният слой се нанася отново и в него се оформят прозорци. Нанася се последният слой метализация, образува се комутация с контактни площадки и се монтира чипът на компонента. 7 болен.

Съществува известен метод за монтиране на електронни компоненти със сферични проводници, като се използва методът на флип-чип, който включва нанасяне на лепило върху контактната повърхност на компонента с топчета за запояване, инсталиране на компонента върху монтажната повърхност на субстрата, топене на топчетата с припой под адхезивния слой, съпоставяне на проводниците на топката с подложките на субстрата,свързване на топките към подложките на субстрата чрез притискане към субстрата и втвърдяване на лепилото [1].

Известният метод обаче има значителни недостатъци. Спойките на компонента не са подходящи за визуална или автоматична оптична проверка, което изисква специални методи за проверка, тъй като се изисква перфектна плоскост на монтажните площадки.

Необходими са специални устройства за подравняване. Максималната контактна площ на изхода на топката е равна на площта на подложката на печатната платка. Монтажните подложки драстично намаляват площта на платката, полезна за окабеляване.

Известен метод за монтиране на микроелектронни компоненти на базата на гъвкави твърди печатни платки, включващ поставяне на базата на предварително тествани и програмирани компоненти, тяхното запечатване, метализиране и формиране на необходимите слоеве [2].

Сглобяването на микроелектронни компоненти се извършва без използването на спойка и калай и проблемите, свързани с термичната обработка. Първо се инсталират микроелектронните компоненти, след което се произвеждат слоевете на веригата.

Не се изисква стандартна платка, времената на цикъла са съкратени, цената и сложността са намалени и проблемите с надеждността на платката са намалени.

Недостатъкът на този метод е ниската точност на позициониране на компонентите върху основата, което води до грешка при проследяване на веригата. Друг недостатък е заваряването на кристали. Тази технологична операция намалява надеждността и увеличава сложността на многочиповите модули и микровъзли. Използването на пакетирани електронни компоненти води до значително увеличаване на тегловните и габаритни характеристики на блоковете.

Целта на изобретението е да намалисложността на производството и повишаването на надеждността на микроелектронните компоненти, намаляването на техните параметри на тегло и размери.

За постигане на тази цел, в метода за монтиране на микроелектронни компоненти, включително поставяне върху основата на предварително тествани и програмирани компоненти, тяхното запечатване, метализиране и образуване на слоеве, неопаковани кристали се използват като програмирани компоненти, метална кръгла плоча се използва за основа, в която се образуват отвори за неопаковани кристали на зададени координати, лепяща лента се изтегля върху една от повърхностите на металната кръгла плоча, лепкавата страна вътре в плочата, разопаковайте състарените кристали се монтират по зададени контактни площадки върху повърхността на тиксото, след което се залепват, тиксото се отделя, нанася се полиимиден фотолак, образуват се отвори в полиимидния фотолак - отварят се прозорци точно над контактните площадки и изводите на неопакован кристал, комутацията се извършва чрез вакуумно отлагане на метали през тънка подвижна маска или чрез фотолитография след вакуум-плазма отлагане на метали от три слоя слой по слой, след това се нанася втори слой диелектрик, в него се оформят прозорци, нанася се последният слой метализация, образува се комутация с контактни площадки, след което се монтира компонентният чип.

Отличителни черти на претендирания метод са, че вместо елементи на корпуса се използват неопаковани кристали, метална кръгла плоча се използва за основа, в която се образуват дупки за неопаковани кристали в дадени координати, самозалепваща се лента се издърпва върху една от външните повърхности на металната плоча, с лепкава страна вътре в плочата, неопаковани кристали се монтират в дадени координатиконтактни площадки върху повърхността на залепващата лента, след което се запечатват, залепващата лента се отделя, нанася се полиимиден фотолак, образуват се дупки в полиимидния фотолак, отварят се прозорци точно над контактните площадки и изводите на безпакетния кристал, превключването се извършва чрез вакуумно отлагане на метали, след това чрез тънка подвижна маска или се използват фотолитографски процеси след вакуумно-плазмено отлагане на метали и при най-малко два слоя се наслояват, нанася се втори диелектричен слой, оформя се в прозорци върху него, нанася се последният слой метализация, образува се комутация с големи подложки, след което се инсталира компонентният чип.

Използването на метална кръгла плоча позволява по-нататъшна обработка чрез микроелектронни методи, използвани за полупроводникови пластини при производството на микроелектронни компоненти. Тоест предлаганият метод съдържа минимален брой технологични операции, които се различават от стандартните при производството на интегрални схеми. При производството на микроелектронни компоненти по този начин се постига ниво на автоматизация, сравнимо с нивото на автоматизация на микроелектронното производство, тъй като се използва подобен набор от технологично оборудване и това може значително да намали разходите за производство на радиоелектронни компоненти и значително да подобри показателите за качество.

Неопакованите кристали на интегралните схеми са прецизно монтирани върху лепкава лента с контактни подложки и водят до лепкавата страна на лентата при зададени координати. Първоначално не са необходими стандартни или специално оформени платки с готови превключватели, с помощта на които високопрецизният монтаж на кристали беше значително затруднен.

Използването на голи елементи е от съществено значениенамалява теглото и размерите на електронния модул. По време на процеса на поставяне електронните компоненти се притискат към залепващата лента с подложки или кабели надолу под определено натоварване. Тази операция се използва за фиксиране на монтираните оголени елементи за последваща операция по нанасяне на полиимиден лак.

Предложеният метод позволява да се намалят параметрите на теглото и размерите, елиминира паразитните електромагнитни явления, свързани със заварените съединения, тъй като монтажът или електрическият контакт с микроелектронни компоненти се извършва без заваряване чрез вакуумно отлагане на метали. Повишава се надеждността, увеличава се скоростта, устойчивостта на вибрации и топлоустойчивостта на компонентите на радиоелектронното оборудване. Няма дефекти, свързани със заваряване, а именно късо съединение, счупвания, кухини, остатъчни деформации. Настоящото изобретение е илюстрирано на фиг. 1 (a, b, c, d, e, f, g.) - последователността на технологичните операции на метода за монтиране на микроелектронни компоненти,

1 - метална кръгла плоча,

2 - неопаковани кристали,

3 - лепкава лента,

4 - слой полиимиден фотолак - първият слой диелектрик,

5 - превключващ слой,

6 - втори диелектричен слой,

7 - втори превключващ слой,

8 - компоненти на чипа,

Методът се изпълнява по следния начин. По зададените координати се оформят отвори за неопаковани кристали в кръгла метална пластина. Залепващата лента 3 се изтегля върху една от външните повърхности на металната кръгла плоча 1, като лепкавата страна е вътре в плочата 1. Неопакованите кристали 2 се монтират на дадените координати с контактни подложки върху повърхността на залепващата лента 3. Неопакованите кристали 2 се притискат леко към залепващата лента 3, за да се осигурификсация преди по-нататъшни операции (фиг. 1а). Запечатан със съединение 9 (фиг. 1b). Залепващата лента 3 се отделя от повърхността на металната кръгла пластина 1 (фиг. 1с). Нанася се полиимиден фотолак 4 (фиг. 1г). Оформят се дупки в полиимиден фотолак 4 (фиг. 1d). Прозорците се отварят точно над контактните площадки и изводите на неопакования кристал 2 (фиг. 1d). Превключването се извършва по метода на вакуумно отлагане на метали чрез тънка подвижна маска или се използват фотолитографски процеси след вакуумно-плазмено отлагане на метали, с най-малко два слоя в слоеве 5 (фиг. 1д). Нанася се втори диелектричен слой 6 (ФИГ. 1е). В него са оформени прозорци (фиг. 1д). Нанася се последния слой метализация, оформя се комутация с големи подложки 7 (фиг. 1д). След това се инсталира компонентният чип 8 (фиг. 1g).

В алуминиева плоча AMg 3M с дебелина 0,8 mm и диаметър 100 mm по зададени координати са оформени отвори за неопаковани кристали. След това от едната страна лепящата лента се издърпва с лепкавата страна вътре в плочата. Неопакованите кристали се монтират по зададени координати с контактни подложки върху повърхността на залепващата лента. Голите кристали се притискат леко към залепващата лента, за да се осигури фиксиране.

Извършва се запечатване - прилага се епоксидна смес К-400. Отделете залепващата лента от повърхността на металната кръгла плоча. Прилага се фотопроявяващ се диелектрик - термоустойчив фотолак FLTP (IVS RAS) (метод на нанасяне - центрофугиране, дебелина 5 μm) (втвърдяването достига до 300 C). Чрез фотолитографски методи се оформят дупки в полиимиден фотолак - прозорци се отварят точно над контактните площадки и изводите на неопакован кристал. Превключването се извършва чрез вакуумно отлагане на метали, след което чрез тънка подвижна маска или се използват процесифотолитография след вакуумно-плазмено отлагане на метали, с най-малко два слоя в слоеве - отлага се хром, след което се нанася мед 2 микрона (метод на отлагане - магнетронно разпрашване). Полага се втори слой диелектрик. Оформете прозорци в него. Нанася се завършващ слой метализация - никел, след което се нанася нискотемпературна спойка (метод на нанасяне - магнетронно разпрашване, след това спояваща паста през шаблон). Оформете комутация с контактни площадки. След това се инсталират компонентите на чипа.

По този начин предлаганият метод осигурява намаляване на трудоемкостта, повишаване на ефективността, намаляване на теглото и размерите на електронните компоненти.

1. Патент България № 2331993.

2. Патент на САЩ № 8193042 - прототип.

Метод за монтиране на микроелектронни компоненти, включващ поставяне на предварително тествани и програмирани компоненти върху основата, запечатването им, метализиране и формиране на слоеве, характеризиращ се с това, че като програмирани компоненти се използват неопаковани кристали, метална кръгла плоча се използва за основа, в която се образуват отвори за неопаковани кристали на дадени координати, залепваща лента се изтегля върху една от повърхностите на металната кръгла плоча, лепкавата страна вътре в плочата, неопаковани кристали се монтират по зададените контактни площадки върху повърхността на тиксото, след което се залепват, тиксото се отделя, нанася се полиимиден фотолак, образуват се отвори в полиимидния фотолак - отварят се прозорци точно над контактните площадки и изводи на безкорпусен кристал, комутацията се извършва чрез вакуумно отлагане на метали през тънка подвижна маска или чрез фотолитография след вакуумно-плазмено отлагане на метали от три слоя слой по слой, след което се нанася втори слойдиелектрик, в него се оформят прозорци, нанася се последният слой метализация, оформя се комутация с подложки, след което се монтира компонентният чип.