Реферат: Технология миниатюризации электронных устройств. Технологии "flip-chip"

В таблице представлены сравнительные характеристики трех основных способов монтажа микросхем.

4. Скорость монтажа и возможность его автоматизации

Способы монтажа с помощью золотых выводов и электропроводных клеев лишены многих недостатков, присущих пайке. Являясь по сути механическими операциями, они могут быть легко автоматизированы.

Правда, в некоторых случаях возникает необходимость в ручной сборке, что требует участия квалифицированных монтажников. Во всяком случае, использование этих способов предоставляет широкие возможности монтажа различных типов микросхем на различные подложки.

Процесс создания золотых столбиковых выводов на поверхности кристалла может быть автоматизирован как для неразрезанной кремниевой пластины, так и для отдельного кристалла. В отличие от других способов монтажа для выращивания золотых выводов (см.рис.1) не требуется предварительная металлизация.

Используемый для монтажа непроводящий клей наносят на подложку способом трафаретной печати.

Применение непроводящих термопластичных клеев позволяет несколько уменьшить действие сил, возникающих вследствие различных коэффициентов линейного расширения кристалла и подложки. Эти клеи размягчаются при нагревании, что позволяет упростить и ускорить монтаж, сведя его к трем операциям: нагреву, прижиму и охлаждению кристалла. Типовыми параметрами процесса монтажа являются:

- сила прижима (на один вывод) от 50 до 80 г;

- температура от 150 до 250 °С;

- время отвердевания не более 10 с;

- точность позиционирования кристалла ±5 мкм.

Термопластичные непроводящие клеи отличаются низким газовыделением, так как при их применении отсутствует химическая реакция. Это дает возможность использовать их в герметизированной аппаратуре. Скорости изготовления изделий с применением этих клеев и хорошо известных эпоксидных соизмеримы. Отличие состоит в том, что первые допускают ремонт печатных плат с заменой микросхем. Это особенно важно в случае применения микросхем с большим числом выводов, замена которых экономически оправдана.

Установка микросхем на печатную плату может осуществляться как вручную, так и автоматически в зависимости от способа соединения, числа выводов и т. д. При автоматической или полуавтоматической установке для позиционирования микросхемы относительно места посадки используют серийно выпускаемое или специализированное оборудование. Затем микросхему прижимают к плате, в результате чего ее выводы сплющиваются и под действием местного нагрева (в течение 10 с) создается надежное соединение золотых выводов и контактной площадки, а также отвердевание клея. Монтаж с помощью клея существенно ускоряет процесс изготовления изделий и обеспечивает надежность соединения.

На хорошо спроектированном оборудовании все соединения можно выполнить за одну технологическую операцию, при этом шаг между выводами может быть менее 100 мкм, а толщина гибкой подложки – 25 мкм.

В таком оборудовании предусматривается возможность регулировки силы прижима выводов микросхемы для компенсации неровности подложки и различий в форме выводов. Это особенно важно в случае монтажа микросхем с большим числом выводов.

5. Характеристики и производительность

Использование flip-chip- и SMD-компонентов в сочетании с гибкими подложками позволяет достичь максимальной степени миниатюризации изделий.

Гибкой подложке с установленными на нее микросхемами может быть придана форма многоярусной конструкции (рис. 2).

Вывод

Выбор наиболее приемлемой flip-chip-технологии является решающим фактором для успешного продвижения изделия на рынке, однако должно быть принято всесторонне обдуманное решение об оптимальной степени миниатюризации. Например, существующие технологии позволяют провести дальнейшую миниатюризацию мобильных телефонов. Однако, полученное в результате этого изделие может оказаться более трудоемким и дорогостоящим в изготовлении и менее удобным в эксплуатации. С другой стороны, увеличение расходов на дальнейшую миниатюризацию может быть оправдано для медицинских имплантантов, так как они составляют лишь незначительную часть общих расходов на лечение.

Литература

1. J. Jay Wimer, “3-D Chip Scale with Lead-Free Processes”. – Журнал “Semiconductor International”, 2003, No 10.

2. Электронные компоненты и системы , 2009 , № 1 , с. 43-46

3. Мельниченко А. Технология миниатюризации РЭА – Учебник – Х., Феникс, 2009 – 486 с.