Патент на изобретение №2364006

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ГИБРИДНОГО ИНТЕГРАЛЬНОГО МОДУЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении трехмерного гибридного интегрального модуля, содержащего гибкую плату со смонтированными на ней кристаллами бескорпусных ИС. В способе изготовления трехмерного гибридного интегрального модуля изготавливают гибкую плату, причем на этапе проектирования все участки для перегибов проектируются в виде шлейфовых фрагментов. При выполнении сборочно-монтажных операций шлейфовые участки покрывают защитным амортизационным клеевым покрытием по всей длине полуокружности перегиба. Оставшиеся участки платы покрывают термокомпенсирующим покрытием, после чего гибкую плату складывают в стопку так, чтобы монтажные выводы были расположены симметрично относительно стопки. Технический результат изобретения заключается в увеличении надежности гибридного интегрального модуля.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении трехмерных гибридных интегральных модулей.

Известны технические решения, позволяющие создавать подобные многокристальные модули. Известен способ, предложенный в патенте США, МПК H01L 23/12, 6492723. Одну поверхность подложки покрывают диэлектрическим слоем, толщина которого достаточна для планаризации мест размещения кристаллов. На диэлектрический слой наносят проводники разводки, которые соединяются через отверстия с выводами ИС или с контактными площадками на второй подложке, служащей для формирования второго слоя металлизации. В этом случае сложность конструкции модуля и наличие нескольких подложек увеличивает трудоемкость изготовления модуля и не позволяет автоматизировать процесс сборки, кроме того, недостатками являются низкая надежность из-за необходимости введения дополнительных контактов для формирования вертикальных электрических связей и низкая ремонтопригодность.

Известен способ изготовления трехмерного электронного модуля, предложенный в патенте РФ МПК H01L 25/04, 2221312, включающий фиксирование бескорпусных электронных компонентов ориентированно другу друга в групповой микроплате, а после электротермотренировки и контроля – вырезку микроплат из групповой микроплаты и склеивание их в пакет. После нанесения проводников на грани пакета фиксирующий состав удаляют, и компоненты, закрепленные на проводниках, помещают в защитную оболочку и заполняют ее теплопроводной электроизоляционной пудрой, которую уплотняют виброметодом. Этот способ отличается большой сложностью, он не позволяет исключить ручные операции и требует использование специальной оснастки, различной для разного типа компонентов и вида их соединений, также получается низкая надежность из-за необходимости введения дополнительных контактов для формирования вертикальных электрических связей.

Наиболее близким техническим решением является способ, предложенный в патенте РФ, МПК H01L 25/04, 2299497 – способ изготовления трехмерного многокристального микромодуля. Способ предусматривает создание гибкой печатной платы в виде ленты с расположенными вдоль нее соединительными проводниками. Соединительные проводники на концах ленты имеют контактные площадки, служащие выводом модуля, а на краях ленты в шахматном порядке располагаются выступы из полиимидной пленки, на которых сформированы посадочные места для ИС с контактными площадками, подключаемыми к выводам кристалла и соединенными с соответствующими проводниками на ленте. После монтажа ИС, который может производиться с использованием автоматизированного сборочного оборудования, боковые выступы загибают на центральную часть поверхности ленты с нанесенным защитным покрытием так, чтобы кристаллы ИС размещались параллельно друг другу с зазором, равным двойной толщине соединительных проводников, и приклеивают загнутые участки к ленте. При этом толщина клеевого шва должна быть не менее толщины указанных проводников. Потом ленту складывают в такой последовательности и зигзагом таким образом, чтобы кристаллы ИС размещались соосно друг над другом и исключались короткие замыкания выводов ИС, не менее одного конца ленты с выводами модуля должно остаться свободным, и также склеивают участки ленты друг с другом. Слой клея служит первичной защитой модуля и его компонентов, а для основной защиты на модуле формируют оболочку из полимерного компаунда достаточной толщины или помещают его в корпус.

Известный способ монтажа микромодуля не предусматривает применение дополнительных защитных покрытий для микромодуля. Кроме того, соосное расположение кристаллов ИС в модуле не гарантирует строго параллельное расположение сторон кристалла относительно друг друга в стопке, что может вызвать перекос самой многокристальной стойки.

Задачей настоящего изобретения является создание оптимального способа монтажа микромодуля с применением дополнительных защитных покрытий и обеспечение термопрочности модуля.

Поставленная задача решается за счет того, что в технологический процесс изготовления микромодуля добавляется несколько дополнительных операций нанесения защитных покрытий.

Предлагаемый способ изготовления трехмерного гибридного интегрального модуля, содержащий гибкую печатную плату со смонтированными на ней кристаллами бескорпусных ИС и сложенными друг над другом в стопку, отличается тем, что на этапе проектирования участки платы для перегибов выполняют в виде шлейфовых фрагментов с параллельно расположенными проводниками. На этапе сборочно-монтажных работ шлейфовые участки покрывают защитным покрытием из амортизационного клеевого покрытия по всей длине полуокружности шлейфового участка, а оставшиеся участки платы покрывают термокомпенсирующим покрытием. После нанесения защитного покрытия плату складывают так, чтобы монтажные выводы были расположены симметрично относительно стойки для устойчивого положения модуля при дальнейшем использовании, а также для отсутствия перекоса модульных лепестков друг относительно друга.

Для снижения напряженно-деформированного состояния модуля места перегиба платы выполняют в виде шлейфовых фрагментов, затем на эти фрагменты наносят защитный слой из амортизационного клеевого покрытия, причем нанесение выполняют по всей длине полуокружности шлейфового участка.

Для обеспечения термопрочности, снижения термонапряжений, возникающих в модуле, предлагается использовать термокомпенсирующее покрытие, которое наносится на всю плату за исключением шлейфовых фрагментов.

Для механической прочности, устойчивого положения модуля после сворачивания в трехмерную структуру предлагается монтажные выводы располагать симметрично относительно трехмерной стопки. Такое расположение монтажных выводов позволяет избежать возможного перекоса самой стопки.

Пример.

Гибкую плату с двухсторонней системой проводников изготавливают на основе платы из полиимидной пленки ПИ-40 толщиной 40 мкм, проводники – структура хром-медь толщиной ~20 мкм, места для монтажа кристаллов ИС представляют собой своеобразные лепестки. При проектировании платы основания будущие места перегибов выполняют в виде шлейфовых фрагментов с параллельно расположенными проводниками, тем самым снижая вероятность изломов проводников. Для создания трехмерной структуры гибкая плата сворачивается так, чтобы лепестки платы, с расположенными на них ИС статической памяти, складывались в последовательности и зигзагом так, чтобы ИС находились соосно друг над другом, а монтажные выводы ИС располагались симметрично относительно трехмерной стопки. На этапе сборочно-монтажных операций шлейфовые участки покрывают по всей длине полуокружности перегиба жестким полиакриловым клеем марки ЭМ, тем самым снижается величина напряженно-деформированного состояния до 32,8 МПа, величина напряженно-деформированного состояния для модуля прототипа составляет 100 МПа. Остальные участки гибкой платы покрывают герметиком ВК-9.

Предложенный способ позволяет создавать трехмерные гибридные интегральные модули с высокой плотностью размещения компонентов и высокими показателями надежности.

Источники информации

1. Патент RU 2222074 С1, 20.01.2004; SU 1764195 A1, 23.09.1992.

2. Патент RU 2221312 С1, 10.01.2004; US 6492723 B2, 10.12.2002.

3. Патент RU 2299497, МПК H01L 25/04 – прототип.

Формула изобретения

Способ изготовления трехмерного гибридного интегрального модуля, содержащий создание гибкой печатной платы со смонтированными на ней кристаллами бескорпусных ИС, отличающийся тем, что на этапе проектирования модуля участки платы, предназначенные для перегиба, выполняют в виде шлейфовых фрагментов с параллельно расположенными проводниками, а на сборочно-монтажном этапе шлейфовые участки покрывают защитным амортизационным клеевым покрытием по всей длине полуокружности перегиба, а оставшиеся участки платы покрывают термокомпенсирующим покрытием, после чего гибкую плату складывают в стопку так, чтобы монтажные выводы были расположены симметрично относительно стопки.