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

) высокие электрические сопротивления и прочность изоляции;

) низкая диэлектрическая проницаемость межуровневой изоляции;

) малое и постоянное во времени переходное сопротивление контактов в областях соединения проводников разных слоев;

) высокая механическая прочность;

) низкая стоимость.

В тонкопленочных многоуровневых платах используют пленки диэлектрика толщиной 2-4 мкм. Такая толщина пленок не позволяет создавать межуровневую изоляцию (МИ) без проколов, которые вызывают короткие замыкания между проводниками разных уровней. Причинами проколов изоляции являются пористость диэлектрика, загрязнения, неоднородность структуры основания, механические повреждения и т.д. Чтобы исключить образование сквозных проколов МИ формируют в 2-3 слоя. Однако такое решение увеличивает трудоемкость изготовления МКМ. Увеличение толщины МИ приводит к возрастанию высоты ступенек, на которых происходит обрыв проводников второго уровня.

Наиболее часто в многоуровневых платах на жестких подложках в качестве МИ используют органические и неорганические диэлектрики. Предельная толщина неорганического диэлектрика, получаемого методами вакуумного осаждения, обычно не превышает 3-4 мкм, при этом паразитная емкость в местах пересечений составляет 1-2 пФ при ширине проводников 100 мкм. Большинство органических диэлектриков обладает невысокой нагревостойкостью. Например, максимальная рабочая температура фоторезиста ФН-11КС не превышает 200ºС.

Таким образом, основными технологическими проблемами, которые возникают при создании тонкопленочной многоуровневой коммутации, являются пробой изоляции и обрыв проводников на ступеньках МИ. Причем эти два дефекта связаны между собой.

Еще одной серьезной проблемой создания тонкопленочной многоуровневой коммутации является высокая трудоемкость изготовления, которая обусловлена большим количеством технологических операций по формированию МИ и высших уровней коммутации. Например, формирование МИ из полиимидного лака в два слоя требует 12 операций, высокая трудоемкость и низкий процент выхода годных плат существенно повышают их себестоимость.

Анализ литературы убеждает в том, что для создания надежной многоуровневой коммутации требуются толстые (более 10 мкм) пленки диэлектрика.

Органические диэлектрики с толщиной более 100 мкм после полимеризации образуют плотную пленку без пустот и трещин. Большинство полимеров имеет удельное объемное сопротивление не менее 1012 Ом·см. Вследствие относительной подвижности связей полимеры имеют высокий температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР), порядка 10-4 -10-5 К-1. Поэтому можно предполагать, что они плохо совместимы с металлами и полупроводниками. Однако высокая эластичность полимеров и сравнительно небольшой интервал рабочих температур электронных устройств позволяет широко применять их в виде пленок, нанесенных на поверхность любого материала.

Основу современной силовой электроники составляют медно-керамические подложки DBC. МКМ, применяемые в изделиях силовой электроники, таких как усилители мощности, инверторы и преобразователи DC/DC - бурно развивающееся направление электроники. Технология DBC (Direct Bond Copper - прямая медная металлизация) - технология с применением толстой медной фольги (0,125-0,7 мм), которая плакируется на оксид или нитрид алюминия. Создание топологии аналогично технологии травления печатных плат. Толстые медные проводники обеспечивают прекрасную электропроводность и теплоотвод от полупроводниковых силовых кристаллов. Применение медно-керамических подложек DBC в силовых МКМ обусловлено следующими характеристикам:

низкий коэффициент температурного расширения (7,2·10-6), несмотря на сравнительно толстые слои меди (0,3 мм);

высокая электропроводность благодаря толщине медного проводника и низкому сопротивлению;

высокая сопротивляемость меди на отрыв (>50 Н/см);

Лучшие статьи по информатике

Модернизация схемы блока управления для привода Fm-Stepdrive фирмы siemens с целью расширения функциональных возможностей
История развития бытовой и промышленной микропроцессорной аппаратуры тесно связана с развитием средств ЭВТ. За время своего развития средства ЭВТ прошли ...

Светодиодная гирлянда на микроконтроллере ATiny2313
Развитие микроэлектроники и широкое её применение в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процесс ...

Технология ZigBee
автоматизация дом безопасность умный В самых разных отраслях имеется потребность в создании беспроводных сетей с большим числом датчиков и исполнительных меха ...