Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Среда, 19 июня
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика


Интервью, презентации

Ранее

Премия SIPLACE D Nepcon 2007

На международной выставке Nepcon 2007, проходившей в Шанхае, установщики SIPLACE D серии получили 2 престижные премии "EMI Innovation Award" и "SMT China Vision Award".

NXP Semiconductors запускает русскоязычную версию корпоративного вебсайта

Компания NXP Semiconductors стремится укрепить своё присутствие на рынках России и стран СНГ и запускает русскоязычную версию [[корпоративного вебсайта]].

 

28 мая

Прошла конференция «Перспективные технологии производства радиоэлектронных блоков на печатных платах»

Подведены итоги конференции «[[Перспективные технологии производства радиоэлектронных блоков на печатных платах]]», проведенной НПП «КВП Радуга» в городе Москве 23-24 мая 2007 г.

К

акой процент средств, выделяемых правительством на радиоэлектронику, пойдет на реальное развитие электроники? Как израсходовать эти деньги эффективно? Как использовать в интересах радиоэлектронной отрасли поддержку Президентом и правительством нанотехнологий? Использовать ли иностранные инвестиции и технологии? Как осуществить импортозамещение в отечественной военной и специальной электронике?

Эти и многие другие вопросы ставились и обсуждались на традиционной конференции «Перспективные технологии производства радиоэлектронных блоков на печатных платах» проведенной НПП «КВП Радуга» в городе Москве 23-24 мая 2007г.

Центральным событием конференции стало сообщение о новой технологии монтажа в корпус и непосредственно в «тело» печатной платы полупроводниковых приборов и ИС, содержащих микроэлектронные электромеханические системы (МЭМС) и наногетероструктуры.

Создание МЭМС и наногетероструктур на кристаллах открывают колоссальные перспективы в радиоэлектронике. В СВЧ технике, например, такие кристаллы позволяют достигать частот порядка 18 ГГц и выше. Монтаж же таких кристаллов в корпус или непосредственно на плату традиционными способами ультразвуковой и термокомпрессионной приварки выводов или методом пайки шариковых выводов вызвал очень серьезные затруднения:

  • Cамо манипулирование кристаллом с помощью вакуумного захвата при размещении кристалла на эвтектику очень часто приводит к разрушеню тонких структур из-за механического воздействия сопла на активную сторону кристалла и воздействия на тонкие структуры кристалла перепада давлений, вызванного работой вакуумного захвата;
  • Давление на кристалл и температура разогрева локальных областей кристалла при традиционных методах ультразвуковой и термокомпрессионной методах сварки оказались разрушительными для его тонких структур;
  • Проволочные петли, соединяющие контактные площадки кристаллов с внешними выводами (или непосредственно – с токоведущими дорожками электронных функциональных блоков) являются, с одной стороны, источниками разного рода паразитных явлений, а с другой – антенной, принимающей внешние электромагнитные воздействия. При очень высоких частотах не лучше себя ведут и другие типы выводов: ленточные, балочные и, даже – шариковые. В связи с этим при монтаже кристаллов СВЧ компонентов все более отдается предпочтение варианту монтажа, устраняющих выводы вовсе и обеспечивающему планоризированное положение контактных площадок и токоведущих дорожек – внутреннему монтажу кристаллов непосредственно в тело печатной платы.

Если же не использовать технологию внутреннего монтажа и, по прежнему, монтировать корпусной элемент на плату методом поверхностного монтажа, то цепочка трудностей будет продолжаться:

  • Непланаризированное положение структур кристалла и многоуровневой разводки печатной платы создает новые емкости и индуктивности. Ореол разводки печатной платы вокруг и под СБИС будет представлять собой антенну, активно принимающую все несанкционированные электромагнитные воздействия. Разработчик вынужден будет дополнить схему дополнительными элементами (например- защитными фильтрами ), чем удлинит токоведущие дорожки, соединяющие кристалл с “объектом” (например- силовым ключем). В результате, вместо желаемого повышения быстродействия схемы, разработчик может столкнуться со снижением быстродействия;
  • Увеличение интеграции и рабочих частот микросхем обостряет проблему теплоотвода, решению которой будет препятствовать и корпус микросхемы, и плохая теплопроводность печатной платы из полимерных материалов;
  • Основной метод производства печатных плат – метод фотолитографии с последующим “мокрым” травлением. При традиционных способах отмывки печатных плат остатки травителя не вымываются полностью и остаются в микропорах проводника, что со временем приводит к деградации и “выжиганию” проводника. Чем выше интеграция СБИС и тоньше проводники, тем чаще в электронных блоках проявляются подобные дефекты;
  • Поскольку корпусная СБИС на сегодняшний день почти лишилась выводов (например СБИС в BGA корпусе), а вместо них используются шарики припоя, то разница линейного температурного расширения BGA корпуса и печатной платы становится фактором, разрушающим паяные соединения при температурных колебаниях (например – при термоциклировании);
  • Поскольку шариковые выводы СБИС имеют малый диаметр возникают дополнительные требования к плоскостности печатных плат и плоскостности покрытий контактных площадок на платах;
  • Поскольку расстояние между выводами мало и они находятся на “невидимой” стороне BGA корпуса монтаж корпуса производится на дорогостоящем прецизионном оборудовании;
  • Пайка BGA компонентов так же не лишена трудностей усугубляемых в настоящее время внедрением бессвинцовых технологий. Качество пайки проверяется с помощью рентгеновских микроскопов.

Перечисление трудностей можно продолжать, но все большему числу специалистов становится очевидно, что проблемы, перечисленные в пунктах 4-10, а заодно - и первые три, надо просто отбросить, устранить их полностью, монтируя кристаллы полупроводниковых приборов и ИС непосредственно в печатную плату методом внутреннего монтажа:

  1. На ровную поверхность монтажного столика кладется металлическая (или  керамическая, поликоровая, ситаловая, полимерная и т.д.) основа печатной платы, имеющая сквозные отверстия квадратной (прямоугольной) формы, превышающие на малую величину размеры соответствующих кристаллов.
  2. Кристаллы закладываются в отверстия активной стороной вниз. Манипулирование кристаллами производится вакуумным захватом, удерживающим кристалл за неактивную, «заднюю» сторону кристалла.
  3. Заложенные в подложку и планоризированные с нижней стороны подложки кристаллы фиксируются в ней компаундом, наносимым в зазор между кристаллом и подложкой.
  4. После полимеризации компаунда подложка с кристаллами помещается в установку нанесения париленового (поли-пара-ксилиленового) покрытия, где при температуре 28°С на поверхности подложки и лицевых сторонах кристаллов происходит формирование диэлектрического слоя – париленовой пленки.

Все последующие операции: вскрывание «окон» над контактными площадками ИС и напыление проводников печатной платы аналогично тем, что применяются  в стандартном способе внутреннего монтажа кристаллов с использованием полиимидных пленок:

  1. Через металлические маски в слое парилена ионно-химическим травлением вскрываются окна над контактными площадками ИС. Одновременно происходит очистка контактных площадок перед напылением проводников.
  2. В установках вакуумного напыления через свободные технологические маски производится напыление проводников Ti – Cu – Ni 

Указанные шесть операций могут повторяться необходимое количество раз для формирования нужного количества слоев, причем переходы со слоя на слой производится с помощью отверстий, диаметр которых не превышает ширину проводника.

  1. Пассивные и прочие элементы функционального электронного блока припаиваются к печатной плате традиционными способами, как элементы поверхностного или штырькового монтажа.
  2. Окончательная электро - и влагозащита обеспечивается внешним париленовым покрытием.

Приведенная технология применима как при корпусировании ИС, так и при непосредственном монтаже кристаллов внутри функционального электронного блока. Тепловая разгрузка кристаллов смонтированных вышеприведенным способом, обеспечивается как напылением слоя металла на заднюю поверхность кристалла и подложки в целом, так и напылением слоя металла на тонкий слой диэлектрика с лицевой стороны кристалла и печатной платы. Кроме того плата с кристаллами может быть плотно присоединена к дополнительным теплоотводящим основаниям – радиаторам.

Последним аргументом против внедрения технологии внутреннего монтажа был факт плохой ремонтопригодности функциональных блоков, изготовленных методом внутреннего монтажа. Но и этот аргумент отпал, когда стала очевидным нецелесообразность ремонта плат, содержащих BGA компоненты.
Применение данной технологии должно быть организовано на государственном уровне. А именно необходимо:

  • Создать федеральный и ряд региональных технологических центров по разработке и внедрению данной технологии. Задачей центров должна стать переработка уже имеющихся схемотехнических решений и разработка конструкции новых изделий для всех заказчиков, а так же – передача технологии и оснащение заказчиков комплектами оборудования для внутреннего монтажа;
  • Поддержать производство технологического оборудования для внутреннего монтажа;
  • Организовать разработку новых образцов технологического оборудования для внутреннего монтажа. Базовый комплект технологического оборудования для внутреннего монтажа состоит из единиц известного оборудования для производства микросборок.

Государственная поддержка внедрения в отечественную электронику технологии внутреннего монтажа требует денежных затрат, неимоверно меньших чем затраты на производство или закупку BGA корпусов, многоуровневых печатных плат или – оборудования для их производства, на оснащение сборочно-монтажных производств дорогостоящим прецизионным оборудованием. Сэкономленные средства имеет смысл направить в самую важную область электроники – развитие отечественной элементной базы.

Действовать, с другой стороны, надо и не дожидаясь внимания государства. Первое, что необходимо сейчас сделать- разрабатывать и производить в соответствии с вышеизложенной технологией опытные образцы различной радиоэлектронной аппаратуры. Это и даст нам в руки неоспоримые аргументы в пользу внедрения технологии внутреннего монтажа во всю российскую радиоэлектронику.

 

Оцените материал:

Евгений Назаров

Комментарии

0 / 0
0 / 0


 

Горячие темы

 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2019 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты