Проектирование бескорпусных микросхем на гибких полиимидных носителях - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника реферат

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Проектирование бескорпусных микросхем на гибких полиимидных носителях

Конструктивно-технологические особенности сборки и монтажа бескорпусных БИС на гибком полиимидном носителе. Бескопрусная технология как реализация минимизации площади. ТАВ-технология и бескорпусная защита ИМС, смонтированных на полиимидных носителях.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование бескорпусных микросхем на гибких полиимидных носителях
1) значительное уменьшение ее массогабаритных характеристик;
2) снижение значений переходных сопротивлений, паразитных индуктивностей и емкостей;
Также бескорпусные БИС обладают универсальностью применения при пониженной материалоемкости.
Бескорпусные БИС изготавливают с гибкими проволочными выводами, на полиимидном носителе и с объемными выводами.
Полиимид -- класс термостойких полимеров, ароматическая природа молекул которых определяет их высокую прочность вплоть до температуры разложения, химическую стойкость, тугоплавкость [1]. Полиимидная пленка работоспособна при 473 К (200 °С) в течение нескольких лет, при 573 К--1000 ч, при 673 К--до 6 ч. Кратковременно она не разрушается даже в струе плазменной горелки. При некоторых специфических условиях полиимид превосходит по температурной стойкости даже алюминий.
На коммутационной плате БИС на полиимидном носителе занимают площадь, в 4 - 10 и более раз меньшую по сравнению с микросхемами в корпусах. Для монтажа на плату выводы БИС в этом случае имеют вид квадратных контактных площадок, расположенных в периферийных областях кристалла.
Применение бескорпусных БИС на полиимидных носителях позволяет повысить надежность МЭА за счет:
1) уменьшения количества сварных и паянных соединений в расчете на одну контактную площадку БИС;
2) улучшения условий отвода теплоты при установке кристалла непосредственно на теплоотводящий пьедестал;
3) снижения механических напряжений в кристалле БИС и небольшой массы.
Полиимидные носители с алюминиевыми балочными выводами присоединяют к алюминиевым контактным площадкам кристаллов БИС ультразвуковой микросваркой (рисунок 1). В этом случае при взаимодействии материалов вывода и контактной площадки образуется надежное однокомпонентное микросварочное соединение [2].
Рисунок 1 Ультразвуковая сварка: 1 - инструмент; 2 - вывод; 3- контактная площадка; 4 - концентратор (волновод); 5 - преобразователь (вибратор); 6 _ устройство крепления; 7, 8 - обмотки возбуждения и подмагничивания
При подключении обмотки возбуждения к УЗ генератору электрические колебания посредством магнитострикционного преобразователя трансформируются в продольные механические колебания, которые с помощью волновода-концентратора 4 усиливаются по амплитуде до 0,5 - 2,0 мкм и через инструмент передаются деталям. В материале соединяемых деталей возникает сложное напряженное состояние, приводящее к деформации в зоне действий инструмента, где одновременно за счет трения выделяется тепло. Имеющаяся на поверхности алюминия пленка окисла при воздействии ультразвука разрушается, обнажая чистые поверхности, которые и соединяются между собой. Основные параметры УЗ сварки: частота 60 - 80 кГц, давление 20 - 450 Н/мм 2 , амплитуда колебаний 0,5 - 2 мкм. Свариваемые детали должны быть чистыми, не иметь грубых дефектов. Интенсификации процесса УЗ сварки способствует косвенный импульсный нагрев инструмента (комбинированная сварка). При этом повышается прочность соединения при меньшей деформации выводов, можно соединять между собой трудносвариваемые детали. Недостатком УЗ сварки является необходимость высокой пластичности материала проводника, так как его относительная деформация в месте сварки обычно составляет 40 - 60 %.
Присоединять медные, покрытые олово-висмутом балочные выводы полиимидного носителя к контактным площадкам кристаллов сложнее, так как медь и алюминии технически несовместимы при микросварке и пайке. Поэтому перед их соединением на контактных площадках кристалла или ленточных выводах носителя формируют объемные выводы, на кристалле - золотые или припойные, на носителе - золотые.
Перед присоединением полиимидного носителя или перед установкой на коммутационную плату пластина с кристаллами БИС закрепляется на эластичной адгезионной пленке и разделяется на отдельные кристаллы на всю толщину, что исключает необходимость в дальнейшем разламывания пластины, и объемные выводы не повреждаются.
Рисунок 2 Монтаж кристалла БИС на полиимидном носителе лицевой стороной (а, б) и вниз (в): 1 - контактные площадки; 2 - балочные выводы; 3 - кристалл; 4 - коммутационная плата; 5 - клей
Рисунок 3 Формовка балочных выводов: 1 - контактные площадки; 2 - балочные выводы; 3 - кристалл; 4 - коммутационная плата; 5 - клей
При установке кристаллов БИС лицевой стороной вверх в углубление коммутационной платы (см. рисунок 1,б), а также лицевой стороной вниз (см. рисунок 1,в) занимаемая площадь уменьшается примерно в два раза. Для БИС, размеры кристаллов которых превышают 5x5 мм (длина стороны L = 5 мм), минимальная длина балочного вывода составляет 280 мкм.
Рисунок 4 Двухслойный полиимидный гибкий носитель для ТАВ-технологии
В основу классификации типов гибких (как правило, полиимидных) носителей положены три параметра: число слоёв носителя, материал проводников носителя, конструктивное выполнение выводов. Исходя из этих параметром, типы гибких носителей можно разделить на три группы: однослойные, многослойные (2-х, 3-х слойные) и пространственные.
Однослойные носители состоят только из одного слоя металла (как правило, медная фольга) с вытравленными и облуженными выводными рамками. Напайку кристаллов к таким носителям производят эвтектикой Au-Sn. Недостаток заключается в невозможности проведения испытаний смонтированных на них кристаллов до установки их на плату, к тому же не исключается и возможность замыкания выводов носителя на край кристалла. Поэтому такой тип ленточных носителей используется, главным образом, только для кристаллов с малым числом выводом и имеющих высокий выход годных в массовом производстве. Смонтированные таким образом кристаллы, как правило, запрессовываются пластмассой.
Пространственный тип носителей находится в стадии лабораторной отработки и нацелен на решение пространственной сборки матричных безвыводных кристаллов СБИС, характеризующихся расположением монтажных контактных площадок не только по периферии кристалла, но и по его центральной части. В этом случае автоматизированное соединение выводов предполагает как монтаж методом перевернутого кристалла, так и одноточечной микросварки.
Многослойные носители имеют структуру металл - полимер и металл - адгезив - полимер. Выбор материалов полиимидных носителей и технология их изготовления должна обеспечивать:
1) точное соответствие размеров ленты конфигурации схемы;
2) надежность соединения металла с пленкой в процессе проведения такой технологической операции, как химическое травление, термоциклирование, ультразвуковая, термокомпрессионная и другие виды сварки, термическая устойчивость при операциях;
3) отсутствие усадки пленки при нагреве и максимальное соответствие полимерного материала и металла выводов по величине коэффициента термического расширения для сведения к минимуму механических напряжений.
Кроме того, к материалу выводов полиимидных носителей предъявляются следующие требования:
3) стойкость к многократным перегибам;
7) возможность фотопечати с обеспечением разрешения согласно шагу контактных площадок кристалла;
8) возможность проведения процесса монтажа на плату как пайкой, так и сваркой.
К материалам для выводов полимидных носителей, которые могут отвечать указанным требованиям, можно отнести металлы: Al, Au, Ni, Cu. Из них наиболее полно перечисленным требованиям отвечает золото. Однако золото является драгметаллом и поэтому находит применение главным образом в виде финишного покрытия к основному металлу.
Из остальных металлов наибольшее распространение в качестве материалов для выводов полиимидных носителей получили Al и Cu в виде фольги. Толщина алюминиевой фольги лежит в пределах 0,025 - 0,07 мм, а толщина медной фольги как, правило, составляет 0,03 - 0,035 мм, в отдельных случаях достигает 0,076 мм.
В качестве материала полимерной пленки в гибком носителе кристалла могут использоваться полиимид, полиэфир, полисульфоноэфир и другие. Наибольшее распространение получил полиимид вследствие исключительного сочетания свойств: высокой теплостойкости, способности сохранять стабильность физических и химических свойств при высоких температурах, возможности селективной химической обработки и использования в качестве подложки при вакуумном напылении металлических пленок. Полимерная пленка, являясь основой гибкого носителя, обычно имеет ширину от 16 до 120 мм.
Двухслойный носитель выполняется нанесением на металлическую фольгу полиимидного лака с его последующей полимеризацией и требует при формировании рисунка избирательного травления как металлической фольги, так и полиимида. Для изготовления трехслойного носителя на пленку из полиимида наносится слой адгезива (на основе эпоксидов, акрила или полиэфиров) и после разрезания пленки на ленты в ней с помощью соответствующих пуансонов автоматически пробиваются краевая перфорация, отверстия под кристаллы и балочные выводы. Затем на ленту наклеивается металлическая фольга. Далее лента поступает на операции избирательного травления металлической фольги для формирования балочных выводов с последующим осаждением защитного покрытия из олова, никеля или золота. Для производства полиимидных носителей используется и полуаддитивная технология. Она является унифицированной для производства гибких носителей и плат, предусматривает травление полиимида для формирования переходных отверстий, вакуумное осаждение пленок Cr - Cu на полиимидную пленку, фотопечать, избирательное гальваническое наращивание проводящих слоев Cr - (Sn - Bi), формирование окончательного конструктива путем травления полиимида.
Преимущественным методом присоединения алюминиевых выводов носителя к алюминиевым контактным площадкам кристалла является ультразвуковая сварка. Поочередное присоединение каждого вывода носителя к соответствующей контактной площадке кристалла, конечно, снижает производительность процесса, однако применение методов технического зрения в значительной степени позволяет автоматизировать процесс микромонтажа в целом. Объемные выводы присоединяются к внутренним медным выводам рамки носителя различным способами: импульсной эвтектической пайкой Sn - Au; термокомпрессионной сваркой Au - Au; лазерной импульсной пайкой или сваркой.
Рисунок 5 Конструкция полиимидного носителя с алюминиевыми выводами для микросхем на 24 вывода: А - внутренняя сторона; Б - монтажная зона; В - измерительная зона; Г - место маркировки; Д - крепежные отверстия
Трехслойный полиамидный носитель с медными выводами (полиимид - адгезионный подслой (Сг) - медь)
Полиимидный носитель с медными выводами (рисунок 6) используется для установки на него кристаллов с объемными выводами. При сборке объемные выводы кристалла присоединяют к балочным выводам, сформированным на носителе.
Технология производства таких носителей предусматривает выполнение следующих операций:
1) осаждение в вакууме пленок Сг - Сu - Сг (толщиной 1,6 - 1,8 мкм);
2) избирательное гальваническое наращивание меди на элементах коммутации (толщиной 20 мкм);
4) гальваническое наращивание меди и покрытия олово - висмут (толщиной 4-9 мкм).
Наличие покрытия Sn - Bi у балочных выводов носителя обусловлено необходимостью создания благоприятных условий для монтажа. В конструкции носителя имеются металлизированные отверстия для крепления балочных выводов в зоне монтажа и обеспечения двухстороннего электрического контактирования в измерительной зоне.
В трех углах носителя имеются отверстия размером 1,5x1,5 мм для его установки в тару и крепления на кассету сварочной установки.
Ширина балочного вывода носителя во внутренней зоне А (см. рисунок 6) составляет ~ 200 мкм.
Рисунок 6. Конструкция полиимидного носителя с медными выводами: А - зона монтажа кристалла с объемными выводами; Б - зона монтажа носителя на плату; В - испытательная и измирительнаяя зона; С - переходные отверстия
Для измерения параметров ИМС после присоединения объемных выводов к контактным площадкам кристаллов и разделения полупроводниковой пластины на отдельные кристаллы разработана специальная оснастка: измерительный носитель, являющийся составным элементом измерительной тары (рисунок 7).
Рисунок 7 Конструкция измерительного полиимидного носителя: 1- место маркировки; 2 - крепежное отверстие; 3 - проводник; 4 - переходные отверстия; 5 - полиимид; 6 - базовое отверстие
Двустороннее расположение проводников на носителе связано с необходимостью контактирования носителя с объемными выводами кристалла с одной стороны и зондами контролирующего устройства с другой стороны. Электрический контакт между проводниками на обеих сторонах обеспечивается при помощи металлизированных переходных отверстий диаметром ~ 0,13 мм. В измерительных носителях осуществляют измерение параметров и электротермотренировку ИМС с объемными выводами.
Технология сборки и монтажа бескорпусных ИМС на полиимидных носителях с алюминиевыми выводами (А1-ПН)
Технологический процесс (ТП) сборки предусматривает следующие основные операции:
1) разделение пластин на кристаллы;
2) установку кристалла на гибком носителе.
3) ТП монтажа включает следующие основные операции:
6) измерение параметров ИМС и электротермотренировку.
7) присоединение выводов к контактным площадкам кристаллов (наиболее трудоемкая и ответственная операция ТП монтажа). Она может быть выполнена с помощью различного оборудования.
Конструкция бескорпусной БИС, полученной с использованием гибких проволочных выводов и полиимидного носителя с алюминиевыми выводами, показана на рисунке 8.
Рисунок 8 Конструкция бескорпусной БИС, полученной с использованием гибких провочных выводов и полиимидного носителя с алюминиевыми выводами: 1 - полиимидных носитель; 2 - ситалловая плата; 2 - кристалл; 4 - проволочные выводы, соединяющие КП кристалла с ситалловой платой; 5 - проволочные выводы, соединяющие КП ситалловой платы и полиимидного носителя; 6 - соединение проволочных выводов с КП с помощью УЗ сварки; 7 - соединение проволочных выводов с КП пайкой
1) сушку изделий (смонтированных на ПН кристаллов) перед нанесением покрытия;
2) нанесение защитного покрытия из полимерного материала;
3) сушку (термообработку) защитного покрытия;
4) контроль внешнего вида ИМС после сушки.
Технология обеспечивает качество и надежность изготавливаемых бескорпусных интегральных микросхем на гибких полиимидных носителях.
2. Романова М.П. Сборка и монтаж интегральных микросхем. Учебное пособие. Ульяновск, 2008. С. 10-15.
3. Грушевский А.М. Сборка и монтаж многокристальных микромодулей. М-: МИЭТ,2003.-137 с.
4. Заводян А.В., Грушевский А.М. Поверхностный монтаж для производства высокоплотных электронных средств. Учебное пособие. - М.: МИЭТ, 2006. - 133 с.
5. Грушевский А.М., Жуков П. А. Учебно-методические разработки для лабораторного практикума по курсу «Конструктивно-технологические основы сборки электронных средств». - М. 2007. - 151 с.
6. Конспект электронных лекций - 699 с.
Проектирование пленочных элементов. Конструктивный расчет тонкопленочных резисторов, значения ширины, длины. Нахождение средней линии меандра. Коэффициент запаса электрической прочности. Особенности монтажа навесных компонентов, бескорпусных транзисторов. контрольная работа [105,2 K], добавлен 30.12.2014
Рассмотрение состава типовых гибких производственных модулей сборки, монтажа ЭМ-1, установки, крепления на ПП ИЭТЭ, вклеенных в двухрядную липкую ленту, пайки ИС с планарными выводами на ПП, влагозащиты ЭМ, приспособления контрольных контактов, разъемов. контрольная работа [718,2 K], добавлен 23.05.2010
Разработка технологии сборки и монтажа формирователей усилителя низкой частоты. Анализ маршрутной технологии, обоснования технологического оборудования, выбора оптимального варианта технологического процесса. Проектирование участка сборки и монтажа. курсовая работа [172,8 K], добавлен 19.06.2010
Совмещение преимущества гибридных технологий с дешевизной традиционного поверхностного монтажа. Применение в современном приборостроении сверхбыстродействующих многоканальных бескорпусных микросхем. Технологический процесс изготовления микросборок. контрольная работа [1,0 M], добавлен 21.08.2010
Технологический процесс (ТП) как основа производственного процесса. Разработка ТП сборки и монтажа формирователей усилителя низкой частоты. Анализ конструкции изделия. Проектирование участка сборки и монтажа, оснастка для сборочно-монтажных работ. курсовая работа [342,8 K], добавлен 21.06.2010
Выпуск и применение интегральных микросхем. Конструирование и технология толстопленочных гибридных интегральных микросхем. Коэффициент формы резисторов. Защита интегральных микросхем от механических и других воздействий дестабилизирующих факторов. курсовая работа [234,5 K], добавлен 17.02.2010
Современное состояние техники поверхностного монтажа. Возможные варианты, технологические операции и среды сборки и монтажа ячеек ЭУ, порядок и правила их подготовки и проведения. Критерии выбора флюса, клея, припоя, очистителя, защитных покрытий. курсовая работа [2,1 M], добавлен 26.01.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Проектирование бескорпусных микросхем на гибких полиимидных носителях реферат. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Дипломная работа: Гражданско-правовой договор на возмездное оказание информационных услуг
Английский В Фокусе 3 Контрольные Работы
Изложение: Толстой: Война и мир. Том 2
Реферат: Древнерусское Язычество и его роль. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: A Symbol In Lord Of The Flies
Курсовая работа по теме Личное страхование граждан и его особенности
Сочинение 11 Класс Русский Язык Примеры
Класс Лабораторно Практических Работ
Все о модемах
Сочинения На Тему Татьяна
Первый этап ликвидации кооператива
Реферат: Sexual Abuse And Incest Essay Research Paper
Контрольная работа по теме Малый бизнес и региональный потребительский рынок
Введение Специальности Реферат
Контрольная работа по теме Характеристика деревьев, используемых в лесном, лесопарковом хозяйствах и озеленении
Реферат по теме Соціальна психологія в СРСР. Марксизм
Курсовая работа: Правовое регулирование договора строительного подряда
Статья: Налоговый кодекс: корректировки Закона «О национальной платежной системе»
Дипломная работа: Бухгалтерский учет, анализ и аудит на малом предприятии на примере ООО "Союз-Идеал"
Реферат по теме О возможности рационализации представлений о психических и социальных процессах
Аудит власного капіталу ВАТ "ММКК" - Бухгалтерский учет и аудит курсовая работа
Личность преступника - Государство и право дипломная работа
Законодательные основы муниципального регулирования земельных отношений в Российской Федерации - Государство и право дипломная работа