Конструкторско-технологические основы создания микросборок высокой плотности упаковки

• Автор: Спирин, Владимир Георгиевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Б.м.
• Количество страниц: 223 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. Анализ современного состояния проектирования и технологии

тонкопленочных микросборок.

1.1. Состояние, проблемы и пути повышения плотности упаковки тонкопленочной микросборки

1.2. Состояние и тенденции развития элементной базы для поверхностного

монтажа
1.3. Состояние, проблемы и пути развития проектирования и технологии тонкопленочных элементов

1.4. Состояние, проблемы и пути развития проектирования тонкопленочных микросборок.

1.5. Состояние, проблемы и пути развития методов повышения качества тонкопленочных плат.

1.6. Выводы, цели и задачи диссертационной работы.

2. Исследование влияния конструктивнотехнологических факторов на сопротивление топкопленочного резистора
2.1. Элементы конструкции тонкопленочного резистора
2.2. Сопротивление контактов тонкопленочного резистора.
2.3. Сопротивление электродов тонкопленочного резистора
2.4. Исследование влияния контактных площадок перекрытия резистивного и проводящего слоев.
2.5. Анализ технологических погрешностей сопротивления тонкопленочного резистора.
2.6. Разработка математической модели сопротивления тонкопленочного
резистора
2.7 Выбор конструкций тонкопленочных резисторов
Выводы.
3. Разработка методов повышения качества тонкопленочной микросборки
3.1. Разработка способа изготовления тонкопленочного резистора.
3.2. Разработка способов компенсации систематических погрешностей тонкопленочных элементов
3.3. Разработка метода оценки качества тонкопленочной платы
3.4. Исследование погрешностей формирования структуры тонкопленочных элементов.
3.5. Разработка устройств для контроля качества сварных соединений.
3.6. Особенности технологического процесса изготовления тонкопленочной
платы с топологическими размерами менее мкм.
Выводы
4. Разработка конструктивнотехнологических вариантов многоуровневых плат
4.1. Разработка конструктивнотехнологических вариантов многоуровневой
платы с толстопленочной полимерной изоляцией.
4.1.1. Обоснование выбора материала и толщины межуровневой изоляции
4.1.2. Разработка конструкций и технологий многоуровневых плат
4.2. Разработка конструктивнотехнологических вариантов платы с подложкой
из кремния.
4.2.1. Двусторонняя плата с металлизацией переходных отверстий и монтажных поверхностей методом
4.2.2. Плата с тремя уровнями коммутации.
4.2.3. Сравнение плотности упаковки кремниевой и печатной платы
4.3. Разработка способов монтажа многоуровневых плат с подложкой из кремния.
4.3.1. Особенности монтажа многоуровневых плат.
4.3.2. Монтаж компонентов с матричным расположением выводов на плату
4.3.3. Монтаж многоуровневой платы с низкой мощностью рассеяния
Руд 2 Втсм2 к основанию микросборки
4.3.4. Монтаж многоуровневой платы со средней мощностью рассеяния
2 Руд Втсм2 к основанию ми кросборки
4.3.5. Монтаж многоуровневой платы с большой мощностью рассеяния
Руд Втсм2 к основанию микросборки
Выводы.
5. Разработка методов проект ировании тонкопленочной микросборки.
5.1. Особенности и этапы проектирования
5.1.1. Особенности разработка принципиальной электрической схемы.
5.1.2. Особенности компоновки микросборки
5.1.3. Особенности других этапов проектирования тонкопленочной микросборки
5.2. Разработка интегральногруппового метода компоновки микросборки.
5.3. Разработка метода расчета стационарного теплового режима тонкопленочной платы
5.3.1. Физические ограничения при построении тепловых моделей
5.3.2. Разработка метода расчета наведенного перегрева.
5.3.3. Разработка метода расчета собственного перегрева
5.3.4. Экспериментальное определение теплового сопротивления кондуктивного тракта.
5.4. Разработка метода проектирования топологии тонкопленочной платы.
5.4.1. Исходные данные для проектирования топологии тонкопленочной
платы.
5.4.2. Выбор габаритных размеров платы.
5.4.3. Этапы разработки топологии платы
5.4.4. Разработка метода расчета размеров тонкопленочного резистора
5.4.5. Особенности трассировки платы.
5.4.6. Разработка метода проверочного расчета теплового режима платы
Выводы.
6. Применение методов и алгоритмов проектирования в конструкциях микросборок датчиков первичной информации
6.1. Разработка требований к оформлению топологического чертежа тонкопленочной платы
6.2. Разработка топологии плат интегрального акселерометра методом интегральногрупповой компоновки
6.3. Разработка топологии двухуровневых плат пьезоэлектрического
дискового гироскопа.
6.4. Разработка топологии кремниевых микросборок для акселерометра
6.4.1. Разработка топологии кремниевой платы с двумя уровнями коммутации
6.4.2. Разработка топологии кремниевой платы с тремя уровнями коммутации
6.5. Рекомендации по разработке стандартов предприятия по проектированию
и изготовлению тонкопленочных микросборок с высокой плотностью упаковки.
Выводы
Заключение
Перечень принятых сокращений
Перечень принятых условных обозначений
Список литературы


Для того чтобы ускорить этот процесс в будущем разработчикам РЭС, очевидно, придется овладеть новыми методами проектирования специальных БИС . А вот создание собственных полупроводниковых производств такая тенденция была в СССР в х годах прошлого столетия вряд ли имеет смысл, так как полупроводниковые заводы в РФ работают в режиме неполной загрузки, а то и вовсе простаивают. Пожалуй, самой серьезной проблемой, с которой сталкиваются разработчики при миниатюризации МСБ, является поставка БК. В настоящее время в России выпускается около серий бескорпусных микросхем с гибкими или организованными выводами, причем количество типов микросхем в серии значительно уступает их корпусным аналогам. Выпуск новых БК отечественной промышленностью практически прекращен. А те БК, которые еще поставляются, были разработаны в х, х годах прошлого века и уже не отвечают современным требованиям миниатюризации РЭС, в связи с их малой степенью интеграции. Основу аналоговых МСБ составляют такие линейные ИС, как операционные усилители ОУ и компараторы. Эти компоненты выпускаются в корпусах в сдвоенном и счетверенном исполнении. Если бы эти компоненты выпускались в виде БК, то основная проблема миниатюризации аналоговых МСБ была бы решена. Например, МСБ волнового твердотельного гироскопа может содержать до ОУ, около резисторов и 9 конденсаторов. Если применить пять счетверенных ОУ, то можно значительно уменьшить габаритные размеры и себестоимость изготовления МСБ. Следует отметить, что проблема поставки БК характерна не только для отечественной промышленности, но и для американской. Тем не менее, эта проблема не останавливает американские компании, они ищут и находят пути ее решения . В СССР выпускались два вида БК ИС БК модификации 1 БК мод. БК модификации 2 БК мод. БК мод. В Японии показали, что автоматическая сборка БК на лентуноситель в массовых количествах может быть достаточно экономичной 4. Важно отмстить, что сборка многовыводных имеющих сотни выводов БИС в виде БК мод. БК мод. В Украине в новом тысячелетии проведены серьезные работы по совершенствованию как технологии гибких носителей и микрокабелей из лакофольговых диэлектриков алюминийполиимид, так и сборки изделий на их основе, позволившие уменьшить шаг выводов до мкм при их количестве до 0. При этом точность изготовления выводов повышена до 4 мкм, а выход годных таких сложных изделий достигал 1. Практический опыт сборки МСБ в ОАО АНПП ТемпАвиа показывает, что трудоемкость ручной сварки выводов БК мод. БК мод. Недостатком применения БК мод. БИС на плате занимает площадь большую, чем сам кристалл. Однако влияние этого недостатка можно значительно уменьшить, если коммутационные межсоединения размещать внутри знакоместа, а также между его контактными площадками. Существует несколько путей организации поставки БК. Решение этой проблемы на государственном уровне, как она решалась ранее в СССР. На основании прямых договоров между изготовителями БИС и потребителем. Привлечение для сборки БК третьих фирм. Организация сборки БК внутри фирмы потребителя БИС. Объединение усилий нескольких фирмпроизводителей МСБ по организации изготовления и поставки унифицированных БК БИС, например сдвоенных и счетверенных ОУ и компараторов. Если первые два пути не требуют какихлибо особых затрат со стороны потребителя БК, то третий путь потребует от потребителя создания специальной аппаратуры и технической документации для испытания БК. Наиболее просто организовать внутри фирмы потребителя сборку БИС и полупроводниковых приборов мод. Освоение сборки БК мод. Однако затраты на освоение этого метода могут окупиться в связи с мсныией трудоемкостью сборки БК в МСБ. В настоящее время разработана обширная номенклатура для технологии поверхностного монтажа ТПМ, включающая резисторы, конденсаторы в том числе переменные, катушки индуктивности, микротрансформаторы, реле, кварцевые резонаторы, диоды, транзисторы, микросхемы, микропереключатели и др. Данные компоненты имеют несколько разновидностей корпусов безвыводные с облуженными торцами, с укороченными выводами типа крыла чайки или . Тобразными. Конкретные конструкции корпусов для ТПМ рассмотрены в , .