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

очень низкое температурное сопротивление подложек благодаря эффективному распространению тепла в толстом слое меди, а также благодаря отсутствию промежуточных слоев;

высокая устойчивость к механическим воздействиям.

Один из вариантов конструкции силовых МКМ показан на рисунке 14. Кремниевый кристалл припаивается к подложке DBC сверху, а затем DBC паяется к плате-основанию. Затем основание присоединяется к основному теплоотводу.

Рисунок 13 - Вариант конструкции силового МКМ

В специальной литературе приводится топология тестовой платы с повышенной плотностью монтажа для оценки электрических и физических параметров тонкопленочной разводки многоуровневых коммутационно-преобразующих устройств для многокристальных модулей. Предложена технология изготовления и оценены характеристики многослойной структуры на основе металлизации « ванадий-алюминий» с полиимидной межслойной изоляцией.

В настоящее время проводятся интенсивные работы по созданию и исследованию межсоединений на основе меди. Медь, по сравнению с алюминием, является более перспективным материалом для межсоединений в МКМ, благодаря своему малому сопротивлению и повышенной стойкостью к электромиграции, вызываемой механическими напряжениями. Металлизация на основе пленок меди в сочетании с химико-механической планаризацией уже признана ведущими фирмами-производителями микросхем (AMD, Intel, Sematex и др.) как процесс, способный обеспечить изготовление МКМ, позволяющий значительно (примерно на 40%) снизить время задержки распространения сигнала по проводнику и как следствие увеличить быстродействие устройств в целом.

К таким МСМ относятся, в частности, МСМ на основе меди (служащей в качестве основного металла межсоединений) и оксида алюминия (служащего в качестве межслоевого диэлектрика). Перспективным считается изготовление такой МСМ с помощью локального электрохимического осаждения, позволяющего исключить из технологической цепочки изготовления МКМ дорогую операцию химико-механической полировки, и, тем самым, уменьшить стоимость МКМ и увеличить выход годных.

Основным элементом больших современных МКМ является многослойная подложка, исполнение которой определяет технические характеристики изделия, его стоимость, эффективность теплоотвода и надежность.

Как правило, подложка в МКМ одновременно служит основанием корпуса. В этом случае ее материал по величине температурного коэффициента расширения (ТКР) должен быть максимально близок к ТКР кремния. В других МКМ, прежде всего Si-типа, подложка с многослойной металлизацией напаивается или приклеивается к основанию корпуса. Такую конструкцию выбрала британская фирма Royal Signals and Radar Establishment для изготовления МКМ Si-типа для цифрового переключателя в системе телекоммуникаций.

Необходимость формирования сложных многослойных проводниковых структур, рассеивания большой выделяемой МКМ мощности и согласования ТКР потребовала создания и внедрения новых подложечных материалов и тонкопленочных диэлектриков для межслойной изоляции.

В тонкопленочных структурах в качестве изолятора может использоваться двуокись кремния SiO2 (MKM-Si), однако количество слоев в таких структурах ограничивается числом 3-5 из-за проблем роста внутренних напряжений в слоях SiO2 и сложности обеспечения планарности их поверхности. Проводниковые слои и межслойные переходы в этих структурах формируются осаждением алюминия. Другим вариантом изготовления тонкопленочных многослойных структур являются структуры с термостойким полимерным диэлектриком. Эти структуры имеют металлизацию на основе Cu с подслоями Сг или Ti, используются в МКМ с подложкой из керамики, кремния. Наиболее широко в них применяются полиимид, в том числе модифицированный (фоточувствительный, с уменьшенным ТКР), а также бензоциклобутан, фторсодержащий полимер марки Тефлон-AF, поливинилхиноксалин, полипараксилилен (парилен). Эти материалы имеют ε<3,5, но в отличие от SiO2 почти все абсорбируют влагу, обладают большим ТКР = (35-60)·10-6 °С-1.

Лучшие статьи по информатике

Ремонт и диагностика смартфонов HTC
Смартфон (англ. smartphone - умный телефон) - мобильный телефон, дополненный функциональностью карманного персонального компьютера. Смартфоны отличаются от ...

Расчет цифровой радиорелейной линии связи
Линии радиорелейной связи - современный и перспективный для дальнейшего развития, способ передачи информации на большие расстояния. Применение радиорелейных ...

Структура металл-диэлектрик-полупроводник
В МДП-транзисторе с поликремниевым затвором n-типа нужно рассчитать пороговое напряжение и построить диаграмму зависимости порогового Напряжения от кон ...