Многокристальные модули типа MKM-D и МКМ-А. Конструктивно-технологические особенности. Предельные возможности технологии. Частотные характеристики. Перспективы развития

планаризация металлизация многокристальный модуль

Многокристальные модули

Необходимость дальнейшей миниатюризации радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), повышения её функциональной сложности, быстродействия и надежности при одновременном уменьшении стоимости, массогабаритных и мощностных показателей стимулирует развитие новых направлений конструктивно-технологического исполнения изделий микроэлектроники. Одним из таких направлений является их сборка в виде многокристальных модулей (МКМ), которые уже стали наиболее совершенной формой изготовления комплектующих изделий и основой для построения узлов и блоков современной РЭА.

Технология МКМ объединяет в себе широкий спектр методов сборки монолитных ИМС, начиная от традиционной в виде гибридных интегральных схем (ГИС) и кончая модулями, почти полностью изготавливаемыми из кремния.

Основные затраты при создании МКМ идут на разработку схем разводки, изготовление подложки, испытания и монтаж негерметизированных ИМС, окончательную сборку, а также на внутреннее соединение элементов.

Как и любая новая технология МКМ имеет свои достоинства и недостатки (проблемы).

Достоинства:

уменьшение массогабаритных показателей;

высокая плотность межсоединений;

высокая надежность;

возможность сочетания передовых технологий;

ремонтопригодность;

Проблемы:

конструирование и тестирование;

выбор материалов и процессов;

межблочный монтаж.

Конструктивно-технологические решения создания многокристальных модулей.

В общем случае многокристальный модуль (МКМ) представляет собой две или более (до 400) монолитные интегральные схемы (ИС) любой степени интеграции, помещенные на многослойной подложке в общий корпус и соединенные между собой с помощью одно- или многоуровневой системы меж соединений.

Функциональные устройства в виде МКМ занимают в 6 раз меньшие объемы в РЭА, чем аналогичные устройства в корпусах с вертикальным размещением выводов (типа DIP), а по стоимости они в 3 раза дешевле. Плотность упаковки элементов в РЭА с использованием МКМ в 10-15 раз выше, чем в блоках на базе печатных плат. Благодаря меньшей длине соединительных линий в МКМ значительно снижены значения паразитных ёмкости и индуктивности, что приводит к повышению быстродействия схем. В ряде случаев мощность, потребляемая РЭА на базе МКМ, может быть уменьшена в два раза. Достоинством МКМ являются также малые габариты и масса. Однако экономическая эффективность от применения МКМ может быть достигнута лишь при достаточно больших объемах их выпуска.

По расположению кристаллов различают МКМ с планарным (одноуровневым) размещением кристаллов, с установкой кристаллов на ребро, с кристаллами в нескольких уровнях (трехмерные модули). По количеству кристаллов можно выделить МКМ малой (от 2-4 до 20-30 ИС), средней (от 30-50 до 100 ИС) и большой (свыше 100 ИС) сложности, а по способу формирования проводников - МКМ с толстопленочными, тонкоплёночными проводниками и со смешанным типом используемых проводников.

Для МКМ с малым числом кристаллов, как правило, используются корпуса, стандартизованные для сборки однокристальных ИС, в которых основание корпуса служит одновременно подложкой.

Основания МКМ

Для изготовления МКМ большой сложности используются конструкции 4 типов модулей (L, С, D и Si), в том числе:

MKM-L - с подложкой, представляющей собой многослойную печатную плату (технология "кристалл на плате");

МКМ-С - с подложкой, изготовленной на основе многослойной керамики;

MKM-D - с многослойной тонкопленочной структурой, сформированной на керамической или эмалированной металлической подложке;

MKM-Si - с многослойной тонкопленочной структурой на пластине кремния.

Технология МКМ L-типа доминирует в производстве модулей благодаря наличию сравнительно недорогих материалов для их подложек, отработанных процессов и оборудования для монтажа кристаллов (рисунок 10).

Лучшие статьи по информатике

Проектирование микроконтроллера
Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и ...

Приборы общего и специального назначения со встроенными микропроцессорами для измерения физических величин
Микропроцессорная техника получает все большее применение в приборостроении. Применение микропроцессоров (МП) преобразует измерительные приборы в «интеллект ...

Цифровая обработка сигналов
сигнал преобразование фурье искажение Цифрова́я обрабо́тка сигна́лов (ЦОС, DSP - англ. digital signal processing) - преобразование сигналов, п ...