RU2193260C1 - Method for manufacturing three-dimensional multicomponent electronic module - Google Patents

Method for manufacturing three-dimensional multicomponent electronic module Download PDF

Info

Publication number
RU2193260C1
RU2193260C1 RU2001129241A RU2001129241A RU2193260C1 RU 2193260 C1 RU2193260 C1 RU 2193260C1 RU 2001129241 A RU2001129241 A RU 2001129241A RU 2001129241 A RU2001129241 A RU 2001129241A RU 2193260 C1 RU2193260 C1 RU 2193260C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
microplate
group
workpiece
conductors
Prior art date
Application number
RU2001129241A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.Д. Сасов
Original Assignee
Сасов Юрий Дмитриевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сасов Юрий Дмитриевич filed Critical Сасов Юрий Дмитриевич
Priority to RU2001129241A priority Critical patent/RU2193260C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2193260C1 publication Critical patent/RU2193260C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: three- dimensional electronic modules with chip components. SUBSTANCE: chip components are disposed in windows of group ceramic blank over outline so that active areas of components and blank are arranged in common plane. Components are locked in this position, their electrically unprotected areas are insulated on face side. Then conductors are deposited on face and back sides of blank and components primarily by vacuum evaporation at the same time forming connector and connecting leads required for thermal-electric aging and inspection. Finished integrated-circuit boards are cut out of group blank and assembled in stack where they are joined together by capillary soldering. Heat sink with external leads is soldered to one of stack edges, and finished module is encapsulated. EFFECT: enhanced packing density and heat transfer efficiency; reduced cost. 12 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области технологии изготовления электронной аппаратуры с применением, в основном, бескорпусных электронных компонентов при расположении их и электрических связей между ними в трехмерном пространстве, а конкретно к способу изготовления многокомпонентного трехмерного электронного модуля. The invention relates to the field of technology for the manufacture of electronic equipment with the use, mainly, of electronic components with their location and electrical connections between them in three-dimensional space, and specifically to a method for manufacturing a multi-component three-dimensional electronic module.

В качестве исходных электронных изделий приняты бескорпусные компоненты, размещенные в окнах заготовки групповой микроплаты. Unpacked components placed in the windows of the workpiece of the group microplate are accepted as the initial electronic products.

Известно техническое решение по Российскому патенту 2133522 от 20.06.99 г. H 01 L 21/66. Способ изготовления и контроля электронных компонентов. Known technical solution according to Russian patent 2133522 from 06/20/99, H 01 L 21/66. A method of manufacturing and control of electronic components.

Способ изготовления и контроля электронных компонентов заключается в том, что множество кристаллов располагают в пресс-форме, ориентируясь на контактные площадки кристаллов и базовые элементы пресс-формы, изолируют все незащищенные поверхности кристаллов, кроме контактных площадок. Специфика способа заключается в том, что при расположении в пресс-форме кристаллы фиксируют между собой с образованием группового носителя, обеспечивая расположение лицевых поверхностей кристаллов в единой плоскости с одной из поверхностей группового носителя, при этом на эту плоскость наносят одновременно все проводники, необходимые для электротермотренировки и контроля, а также внешний разъем носителя. Одновременно с кристаллами в пресс-форму помещают групповую металлическую рамку, которую фиксируют одновременно с кристаллами. Групповой носитель может быть также образован гибкой печатной платой, соединенной с жестким основанием. Техническим результатом изобретения является удешевление процессов электротермотренировки и финишного контроля, сокращение длительности технологического процесса сборки и контроля электронного компонента. A method of manufacturing and control of electronic components is that many crystals are placed in the mold, focusing on the contact pads of the crystals and the basic elements of the mold, isolate all unprotected surfaces of the crystals, except for the contact pads. The specificity of the method lies in the fact that, when placed in a mold, the crystals are fixed with each other with the formation of a group carrier, ensuring that the front surfaces of the crystals are in the same plane with one of the surfaces of the group carrier, while all the conductors necessary for electrotraining are applied to this plane simultaneously and control, as well as an external media connector. Simultaneously with the crystals, a group metal frame is placed in the mold, which is fixed simultaneously with the crystals. The group medium may also be formed by a flexible printed circuit board connected to a rigid base. The technical result of the invention is the reduction of the processes of electrothermal training and finish control, reducing the duration of the technological process of assembly and control of the electronic component.

Преимуществом данного решения является осуществление групповых методов электротермотренировки (ЭТТ) и функционального контроля электронных компонентов. К недостаткам следует отнести ограниченность технологии изготовления методами ЭТТ и контроля, а также невозможность использования электронных компонентов без опрессовки в полимерный материал. The advantage of this solution is the implementation of group methods of electrothermal training (ETT) and functional control of electronic components. The disadvantages include the limited manufacturing technology by ETT and control methods, as well as the inability to use electronic components without crimping into a polymer material.

Известен также вариант конструктивного построения трехмерного электронного модуля по российскому патенту 2133523 от 20.06.99 г. H 01 L 25/03. Трехмерный электронный модуль. Also known is a variant of constructive construction of a three-dimensional electronic module according to Russian patent 2133523 dated 06/20/99 H 01 L 25/03. Three-dimensional electronic module.

Изобретение относится к области создания трехмерных модулей с использованием бескорпусных объемных и пленочных электронных компонентов. Между самостоятельными электронными компонентами, выполненными на базе кристаллов ИС, и микроплатами, содержащими активные и пассивные электронные компоненты, размещены промежуточные платы многофункционального назначения. Все составные части модуля выполнены преимущественно из теплопроводящих материалов и совместно с элементами внутримодульного теплоотвода составляют эффективную теплоотводящую систему. Микроплаты и промежуточные платы дополнительно содержат пленочные активные и пассивные компоненты, выполненные по полупроводниковой, тонкопленочной или толстопленочной технологии, что значительно увеличивает функциональные возможности аппаратуры. Предложенная конструкция модуля универсальна и применима для электронной аппаратуры практически любого назначения. Конструкция модуля делает возможным его применение в жестких условиях эксплуатации и повышает плотность упаковки практически до технологического предела. Предложены варианты экономически эффективной сборки модуля путем капиллярной пайки или с применением эластичных элементов. The invention relates to the field of creating three-dimensional modules using unpackaged bulk and film electronic components. Between independent electronic components made on the basis of IC crystals and microcards containing active and passive electronic components, multifunctional intermediate cards are placed. All component parts of the module are made mainly of heat-conducting materials and together with the elements of the intramodular heat sink make up an effective heat sink system. Microboards and intermediate boards additionally contain film active and passive components made by semiconductor, thin-film or thick-film technology, which significantly increases the functionality of the equipment. The proposed module design is universal and applicable to electronic equipment of almost any purpose. The design of the module makes it possible to use it under harsh operating conditions and increases the packing density almost to the technological limit. Variants of cost-effective assembly of the module by capillary soldering or using elastic elements are proposed.

Преимуществом данного решения является его универсальность и получение очень высокой плотности упаковки. Но изобретение касается только конструкции и не отражает варианты технологического осуществления данной конструкции. The advantage of this solution is its versatility and very high packing density. But the invention relates only to the design and does not reflect options for the technological implementation of this design.

Известно техническое решение по международной заявке PCT/SU90/00022 (номер международной публикации WO 91/11824) H 01 L 25/04; G 11 C 17/00 от 24.01.90 г. Трехмерный электронный блок и способ его изготовления. A technical solution is known according to international application PCT / SU90 / 00022 (international publication number WO 91/11824) H 01 L 25/04; G 11 C 17/00 of January 24, 1990. Three-dimensional electronic unit and method for its manufacture.

Способ изготовления трехмерного электронного блока включает размещение электронных элементов в носителе, электрическое присоединение электронных элементов к выводным контактам носителя, размещение носителей в блоке параллельно друг другу, коммутацию носителей по боковым поверхностям блока, а также предварительную группировку электронных элементов по принципу наименьшего количества выводных контактов у носителя, ориентировку электронных элементов относительно друг друга, предварительную их фиксацию, изготовление носителей с окончательным закреплением в них электронных элементов, электрическое изолирование незащищенных токопроводящих зон электронных элементов, кроме контактных площадок, очистку контактных площадок и выводных контактов носителей от органических загрязнений и окисных пленок, нанесение на поверхности электронных элементов и носителей проводников, электрическое соединение выводных контактов носителей по поверхности блока, герметизацию собранного блока. Предусматривается также размещение носителей в блоке с зазором и перепаивание их с использованием капиллярного эффекта, обеспечивая их механическое и электрическое соединение. A method of manufacturing a three-dimensional electronic unit includes the placement of electronic elements in the medium, the electrical connection of electronic elements to the output contacts of the medium, the placement of the media in the block parallel to each other, the switching of media along the side surfaces of the block, and the preliminary grouping of electronic elements according to the principle of the least number of output contacts on the medium , orientation of electronic elements relative to each other, their preliminary fixation, manufacture of carriers with an eye thorough fixing of electronic elements in them, electrical isolation of unprotected conductive zones of electronic elements, except for contact pads, cleaning of contact pads and output contacts of carriers from organic contaminants and oxide films, drawing on the surface of electronic elements and carriers of conductors, electrical connection of carrier output contacts on the surface of the block sealing the assembled unit. It is also envisaged to place the carriers in the block with a gap and solder them using the capillary effect, ensuring their mechanical and electrical connection.

Преимуществами данного решения является комплексный подход к реализации трехмерной конструкции, вариант соединения носителей по граням блока, нанесение проводников методом вакуумного осаждения металлических пленок, а также вариант конструкции, когда один из носителей состоит из отдельных частей, соединенных электрически и механически по контактам, расположенным на их поверхностях. К недостаткам следует отнести отсутствие варианта применения электронных элементов и носителей с расположением контактных площадок непосредственно на их торцевых поверхностях, что могло бы значительно повысить плотность упаковки и уменьшить количество межсоединений. The advantages of this solution are a comprehensive approach to the implementation of a three-dimensional design, the option of connecting the carriers along the faces of the block, the deposition of conductors by the method of vacuum deposition of metal films, as well as the design option, when one of the carriers consists of separate parts, connected electrically and mechanically by the contacts located on their surfaces. The disadvantages include the lack of the option of using electronic elements and carriers with the location of contact pads directly on their end surfaces, which could significantly increase the packing density and reduce the number of interconnects.

Известно техническое решение по статье "Гибридная ИС - на целой пластине" (ж. Электроника, 1986, 6, с.17). A technical solution is known under the article "Hybrid IC - on a whole plate" (J. Electronics, 1986, 6, p.17).

В данной конструкции кристалл ИС помещается в отверстие, выполненное в кремниевой пластине, и удерживается в ней полиимидом или эпоксидным компаундом. Активная зона кристалла выводится при этом практически в одну плоскость с пластиной, по которой располагаются соединительные проводники. In this design, the IC crystal is placed in a hole made in a silicon wafer and is held therein by a polyimide or epoxy compound. The active zone of the crystal is thus brought out practically on the same plane with the plate along which the connecting conductors are located.

Преимуществом данной конструкции является расположение компонента в теле коммутационной платы. Недостатками являются одностороннее планарное расположение рабочих поверхностей кристаллов ИС, а также сложность теплоотвода и трудности, связанные с разницей в ТКЛР материалов кристалла и связующего вещества. The advantage of this design is the location of the component in the body of the circuit board. The disadvantages are the one-sided planar arrangement of the working surfaces of the IC crystals, as well as the complexity of heat removal and the difficulties associated with the difference in the thermal expansion coefficient of the crystal materials and the binder.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения являются технические решения по международной заявке PCT/SU90/00022. The closest analogue of the present invention are the technical solutions of the international application PCT / SU90 / 00022.

Основной задачей настоящего изобретения является создание технологического процесса изготовления многокомпонентного трехмерного электронного модуля и его составных частей для реализации очень высокой плотности упаковки, щадящего теплового режима работы, возможности эксплуатации электронного оборудования данного типа в жестких климатических, механических и радиационных условиях при сохранении ремонтопригодности модуля до его окончательной герметизации. The main objective of the present invention is the creation of a manufacturing process for a multi-component three-dimensional electronic module and its components to realize a very high packing density, sparing thermal operation, the possibility of operating this type of electronic equipment in harsh climatic, mechanical and radiation conditions while maintaining the maintainability of the module until its final sealing.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления многокомпонентного трехмерного электронного модуля, включающий применение годных после предварительного контроля электронных компонентов в составе микроплат и состоящий из изготовления заготовки микроплаты, размещения в ее окнах предварительно проконтролированных и признанных годными бескорпусных электронных компонентов, нанесения проводников на поверхности микроплаты преимущественно через маски, проведение электротермотренировки и функционального контроля микроплаты, механическое и электрическое соединение микроплат между собой с образованием трехмерного модуля, изготовление и монтаж внешних выводов и теплоотвода, согласно изобретению предусматривает изготовление заготовки групповой микроплаты из электроизоляционного теплопроводного материала, имеющего ТКЛР, близкий с ТКЛР материала подложки электронных компонентов. Это обеспечивает надежную работу аппаратуры при резких сменах температуры (термоциклирование, термоудары). Заготовка групповой микроплаты или теплорастекателя может быть изготовлена из теплопроводного электропроводного или полупроводникового материала, но при этом после изготовления отверстий все поверхности заготовки групповой микроплаты или теплорастекателя должны быть покрыты изоляционным слоем. The problem is solved in that the method of manufacturing a multicomponent three-dimensional electronic module, including the use of suitable after preliminary control of electronic components in the composition of the microboards and consisting of manufacturing a blank of the microplate, placing in its windows previously monitored and recognized unpackaged electronic components, depositing conductors on the surface of the microplate through masks, conducting electrotraining and functional control of the microplate The mechanical and electrical connection of microplates with each other with the formation of a three-dimensional module, the manufacture and installation of external terminals and a heat sink, according to the invention, provides for the preparation of a group microplate from an insulating heat-conducting material having a thermal expansion coefficient close to that of the substrate material of electronic components. This ensures reliable operation of the equipment during sudden changes in temperature (thermal cycling, thermal shock). The workpiece of the group microplate or heat dissipator can be made of heat-conducting electrically conductive or semiconductor material, but after making holes all the surfaces of the workpiece of the group microplate or heat dissipator must be covered with an insulating layer.

В заготовке групповой микроплаты по контуру будущих элементарных микроплат изготавливают множество удлиненных сквозных окон в местах соединений между элементарными микроплатами. Удлиненная форма окон позволяет затем обеспечить нанесение проводящего слоя на их вертикальные поверхности при вакуумном нанесении проводников. A plurality of elongated through windows at the junctions between the elementary microcards are made in the blank of a group microplate along the contour of future elementary microplate. The elongated shape of the windows allows you to then ensure the deposition of a conductive layer on their vertical surfaces during vacuum deposition of conductors.

В заготовке групповой микроплаты предусмотрено также изготовление множества сквозных окон для размещения в них компонентов, при этом максимально возможный суммарный зазор между каждым электронным компонентом и окном в заготовке групповой микроплаты должен составлять не более 0,25 размера минимальной контактной площадки электронного компонента. Предусмотренный размер зазора обеспечивает гарантированное совпадение впоследствии нанесенных проводников с контактными площадками компонентов при ориентировании их по контуру. Необходимо также при этом соблюдать высокую повторяемость габаритных размеров применяемых компонентов (для кристаллов - не хуже ±5 мкм). The procurement of a group microplate also provides for the manufacture of a variety of through windows for placing components in them, while the maximum possible total gap between each electronic component and the window in the workpiece of a group microplate should be no more than 0.25 of the minimum contact area of the electronic component. The provided gap size ensures the guaranteed coincidence of subsequently applied conductors with the contact pads of the components when orienting them along the contour. It is also necessary to observe high repeatability of the overall dimensions of the components used (for crystals - no worse than ± 5 microns).

Одновременно в углах окна изготавливают развязывающие пазы, а также в теле заготовки групповой микроплаты - переходные отверстия для последующего соединения проводников и реперные знаки в виде сквозных или несквозных пазов или базовых отверстий. Это позволяет применить в дальнейшем при нанесении проводников "свободные" маски. At the same time, decoupling grooves are made in the corners of the window, as well as in the body of the workpiece of the group microplate - vias for the subsequent connection of conductors and reference marks in the form of through or through grooves or base holes. This allows you to apply in the future when applying conductors "free" masks.

Далее размещают в окнах заготовки групповой микроплаты электронные компоненты с обеспечением единой плоскости лицевой поверхности заготовки групповой микроплаты с лицевыми поверхностями электронных компонентов, содержащих контактные площадки. Next, electronic components are placed in the windows of the blank of the group microplate to ensure a uniform plane of the front surface of the blank of the group microplate with the front surfaces of electronic components containing contact pads.

После чего временно закрепляют в таком положении заготовку групповой микроплаты и электронные компоненты друг относительно друга. Временное закрепление необходимо для взаимного удержания заготовки групповой микроплаты и электронных компонентов до их фиксации с сохранением единой лицевой плоскости. Временное закрепление заготовки групповой микроплаты и электронных компонентов может быть осуществлено механическим или вакуумным прижимом до отверждения фиксирующего состава. Временное закрепление заготовки групповой микроплаты и электронных компонентов может быть также осуществлено приклейкой их к гибкой клейкой ленте с последующим удалением ее после отверждения фиксирующего состава и очисткой лицевых поверхностей от следов клея преимущественно плазмохимическим методом. After that, the workpiece of the group microplate and the electronic components relative to each other are temporarily fixed in this position. Temporary fastening is necessary for the mutual retention of the workpiece of the group microplate and electronic components until they are fixed while maintaining a single face plane. Temporary fixing of the blank of the group microplate and electronic components can be carried out by mechanical or vacuum pressing until the fixing composition is cured. Temporary fixing of the blank of the group microplate and electronic components can also be carried out by gluing them to a flexible adhesive tape, followed by removing it after curing the fixing composition and cleaning the front surfaces from traces of glue mainly by the plasma-chemical method.

Далее на обратную поверхность заготовки групповой микроплаты в зазор, образованный окнами и электронными компонентами, наносят фиксирующий состав и отверждают его. После этого может быть применена термообработка, например, для полимеризации фиксирующего состава. Next, on the back surface of the workpiece group microplate in the gap formed by the windows and electronic components, apply the fixing composition and cure it. After that, heat treatment can be applied, for example, for the polymerization of the fixing composition.

По лицевой поверхности заготовки групповой микроплаты производят локальное изолирование электрически незащищенных зон электронных компонентов, кроме контактных площадок, с одновременным введением изолирующего состава в зазор между электронными компонентами и окнами в заготовке групповой микроплаты, образованный по их лицевым поверхностям. Эта операция позволяет одновременно изолировать сколы, полученные в результате сквозного скрайбирования полупроводниковых пластин, и заполнить зазоры между окнами в заготовке групповой микроплаты и компонентами. Локальное изолирование электрически незащищенных зон электронных компонентов, помещенных в окна заготовки групповой микроплаты, а также заполнение зазора между ними производят, например, распылением изолирующего состава через маску или путем подачи изолирующего состава через капиллярную трубку. При двух последних операциях необходимо обеспечить неразрывность шва фиксирующего и изолирующего состава при заполнении зазоров между компонентами и окнами в заготовке групповой микроплаты. On the front surface of the workpiece of the group microplate, local isolation of electrically unprotected zones of electronic components is carried out, except for the contact pads, with the simultaneous introduction of an insulating composition in the gap between the electronic components and the windows in the workpiece of the group microplate, formed on their front surfaces. This operation allows you to simultaneously isolate the chips obtained by end-to-end scribing of semiconductor wafers, and fill the gaps between the windows in the workpiece of the group microplate and components. Local isolation of electrically unprotected zones of electronic components placed in the windows of the panel microplate blank, as well as filling the gap between them, is done, for example, by spraying the insulating composition through a mask or by feeding the insulating composition through a capillary tube. In the last two operations, it is necessary to ensure the continuity of the seam of the fixing and insulating composition when filling the gaps between the components and the windows in the workpiece of the group microplate.

Далее производят отверждение изолирующего состава и очистку поверхностей заготовки групповой микроплаты и электронных компонентов от загрязнений. Отверждение изолирующего состава может также потребовать дальнейшей термообработки. Next, curing the insulating composition and cleaning the surfaces of the workpiece group microplate and electronic components from pollution. Curing of the insulating composition may also require further heat treatment.

После этого производят вакуумное нанесение проводников преимущественно через "свободные" маски на лицевые поверхности заготовки групповой микроплаты и компонентов, а также на вертикальные поверхности удлиненных окон с предварительной очисткой зон нанесения от загрязнений и окисных пленок в едином вакуумном цикле, при этом одновременно наносят внешний разъем и проводники, необходимые для последующей ЭТТ и функционального контроля групповой микроплаты. Вакуумное нанесение проводников на заготовку групповой микроплаты производят методом, обеспечивающим хорошее покрытие металлом вертикальных стенок удлиненных окон, например, методом магнетронного напыления. При необходимости, для лучшего нанесения проводящего слоя на вертикальные стенки, применяют планетарное вращение заготовки групповой микроплаты. Проводники должны занимать максимально возможную площадь на стыке окон в заготовке групповой микроплаты с компонентами. After that, conductors are vacuum deposited mainly through “free” masks on the front surfaces of the workpiece of the group microplate and components, as well as on the vertical surfaces of elongated windows with preliminary cleaning of the deposition zones from contaminants and oxide films in a single vacuum cycle, at the same time applying an external connector and conductors necessary for subsequent ETT and functional control of the group microplate. Vacuum deposition of conductors on a workpiece of a group microplate is carried out by a method that provides good metal coating of the vertical walls of elongated windows, for example, by magnetron sputtering. If necessary, to better apply the conductive layer to the vertical walls, apply planetary rotation of the workpiece group microplate. Conductors should occupy the maximum possible area at the junction of windows in the workpiece of a group microplate with components.

Аналогично производят вакуумное нанесение проводников на обратную поверхность заготовки групповой микроплаты и одновременно - вторичное нанесение проводников на вертикальные поверхности удлиненных окон, чем заканчивают процесс изготовления групповой микроплаты. При необходимости применяют многослойную разводку. Similarly, vacuum deposition of conductors is carried out on the reverse surface of the workpiece of a group microplate and at the same time, secondary deposition of conductors on the vertical surfaces of elongated windows, which completes the process of manufacturing a group microplate. If necessary, apply multilayer wiring.

Далее наращивают проводники преимущественно методом горячего лужения до толщины, обеспечивающей надежное крепление электронных компонентов и электрический монтаж модулей. Наращивание проводников можно также производить до необходимой толщины гальваническим, химическим методами или вакуумным напылением. Then the conductors are increased mainly by hot tinning to a thickness that provides reliable fastening of electronic components and electrical installation of modules. The extension of conductors can also be carried out to the required thickness by galvanic, chemical methods or by vacuum deposition.

Производят групповую ЭТТ, применяя контактирование на разъем, размещенный на групповой микроплате, а также полный функциональный контроль и определение вышедших из строя элементарных микроплат с электронными компонентами. В случае, когда электронные компоненты предварительно прошли диагностический контроль, электротермотренировку не проводят. A group ETT is produced using contacting on a connector located on a group microboard, as well as full functional control and determination of failed elementary microboards with electronic components. In the case when the electronic components have previously passed the diagnostic test, electrothermal testing is not carried out.

Локально наносят на лицевую и обратную стороны групповой микроплаты изолирующий материал. При этом оставляют незащищенными зоны элементарных микроплат, необходимые для дальнейших межсоединений. Insulating material is applied locally to the front and back sides of the group microplate. At the same time, the zones of elementary microcards necessary for further interconnects are left unprotected.

Далее производят сквозную разрезку групповой микроплаты на элементарные, чем заканчивают изготовление элементарных микроплат (далее - микроплат). Next, a through cutting of the group microboard into elementary ones is carried out, which completes the production of elementary microplate (hereinafter - the microplate).

Производят сборку модуля предварительным дозированным нанесением на элементарные микроплаты слоя теплопроводной пасты. При необходимости в теле микроплат предварительно предусматривают изготовление пазов для размещения избытка теплопроводной пасты. The module is assembled by preliminary dosed application of a layer of heat-conducting paste onto elementary microplates. If necessary, the body of the microcards preliminarily envisages the manufacture of grooves to accommodate the excess of heat-conducting paste.

Собирают микроплаты в пакет с обеспечением необходимого шага монтажа при помощи приспособления. They collect the microboards in a bag with the necessary installation step using the device.

После этого производят механическое и электрическое соединение микроплат преимущественно капиллярной пайкой. При этом на поверхности, обращенной к теплорастекателю, образуют луженые выступы. After this, the mechanical and electrical connection of the microboards is carried out mainly by capillary soldering. In this case, on the surface facing the heat dissipator, tinned protrusions are formed.

Припаивают полученную сборку на предварительно изготовленный из электроизоляционного теплопроводного материала теплорастекатель, имеющий металлизированные площадки, отверстия, проводники и внешние выводы. Теплорастекатель может иметь как металлизированные, так и неметаллизированные отверстия для обеспечения надежного теплоотвода от модуля. The assembly obtained is soldered to a heat-distributor preliminarily made of an insulating heat-conducting material, having metallized pads, holes, conductors and external leads. The heat dissipator can have both metallized and non-metallic holes to ensure reliable heat removal from the module.

Далее производят вакуумную герметизацию собранного модуля для извлечения воздуха из компаунда во время заливки. При этом компаунд желательно применять электроизоляционный и одновременно теплопроводный. Финишный контроль целесообразно осуществлять с применением контактирующего устройства с "нулевым" усилием сочленения, а упаковку модуля производить в тару, защищенную от статического электричества. Next, the assembled module is vacuum-sealed to extract air from the compound during pouring. In this case, it is desirable to use a compound of electrical insulating and simultaneously heat-conducting. It is advisable to carry out final control using a contacting device with a "zero" articulation force, and the module should be packaged in containers protected from static electricity.

Возможен вариант сборки модуля, когда после разрезки групповой микроплаты на элементарные производят склейку микроплат в пакет теплопроводным электроизоляционным клеем; очищают грани модуля от выступающих излишков клея преимущественно плазмохимическим методом; производят сплошное нанесение металлического слоя на боковые грани модуля преимущественно методом вакуумного осаждения; удаляют металлизацию с граней модуля для размыкания между собой проводников, расположенных в выемках микроплат; очищают грани модуля; наращивают проводники методом горячего лужения и одновременно формируют луженые выступы на грани модуля, прилегающей к теплорастекателю; припаивают модуль к теплорастекателю; производят герметизацию преимущественно вакуумной заливкой компаундом и финишный контроль модуля. Данный вариант значительно увеличивает параметры надежности межсоединений и аппаратуры в целом путем замены паяных соединений на напыленные, но делает конструкцию модуля неразборной. A module assembly option is possible when, after cutting the group micro-board into elementary ones, the micro-boards are glued into a package with heat-conducting electrical insulating adhesive; clean the edges of the module from protruding excess glue mainly by the plasma-chemical method; continuous deposition of the metal layer on the side faces of the module is predominantly by vacuum deposition; remove metallization from the faces of the module to open the conductors located in the recesses of the microcards; clean the facets of the module; they build up conductors by hot tinning and at the same time form tinned protrusions on the verge of a module adjacent to the heat dissipator; solder the module to the heat dissipator; sealing is predominantly by vacuum filling with a compound and finish control of the module. This option significantly increases the reliability parameters of interconnects and equipment in general by replacing soldered joints with sprayed ones, but makes the module design non-separable.

Возможно также локальное нанесение металлического слоя на боковые грани модуля, например, методом вакуумного осаждения через маски. При этом удаление металлизации производить не следует. It is also possible local deposition of a metal layer on the side faces of the module, for example, by vacuum deposition through masks. At the same time, metallization should not be removed.

На фиг.1...9 изображены варианты технических решений, реализующих способ изготовления многокомпонентного трехмерного электронного модуля. Figure 1 ... 9 shows the options for technical solutions that implement the method of manufacturing a multicomponent three-dimensional electronic module.

Фиг.1 - технологический маршрут изготовления многокомпонентного трехмерного электронного модуля. Figure 1 - technological route of manufacturing a multicomponent three-dimensional electronic module.

Фиг.2 - вариант исполнения заготовки групповой микроплаты. Figure 2 - embodiment of the workpiece group microplate.

Фиг. 3 - планаризация, временное закрепление и фиксирование электронных компонентов. FIG. 3 - planarization, temporary fixing and fixing of electronic components.

Фиг. 4 - локальное изолирование мест стыка электронных компонентов с окнами в заготовке групповой микроплаты. FIG. 4 - local isolation of the junction of electronic components with windows in the workpiece group microplate.

Фиг.5 - вакуумное нанесение проводников на лицевые поверхности заготовки групповой микроплаты и электронных компонентов. Figure 5 - vacuum deposition of conductors on the front surface of the workpiece group microplate and electronic components.

Фиг.6 - электротермотренировка и функциональный контроль. 6 - electrotraining and functional control.

Фиг.7 - вырезка годных микроплат. Fig.7 - cutting suitable microcircuit.

Фиг.8 - сборка микроплат и теплорастекателя в модуль. Fig. 8 is an assembly of micro boards and a heat dissipator into a module.

Фиг. 9 - вариант технологического маршрута изготовления многокомпонентного трехмерного электронного модуля. FIG. 9 is a variant of a technological route for manufacturing a multicomponent three-dimensional electronic module.

Технологический маршрут изготовления многокомпонентного трехмерного электронного модуля (в дальнейшем - модуля) состоит из операций, показанных на фиг.1. The technological route of manufacturing a multi-component three-dimensional electronic module (hereinafter - the module) consists of the operations shown in figure 1.

Изготовление заготовки групповой микроплаты (в дальнейшем - заготовки) в соответствии с операцией 1-01 заключается в прошивке сквозных отверстий в заготовке 1 (фиг. 2) преимущественно лазерным способом при мелкосерийном и индивидуальном производстве или, например, ультразвуковым способом при массовом производстве. В последнем случае изготовление инструмента является достаточно дорогим процессом и может окупиться только при большой партии, но при этом обеспечивается высокая производительность изготовления заготовок 1. По периметру будущих элементарных микроплат изготавливают удлиненные сквозные окна 2 (фиг.2), необходимые для формирования в них соединений между элементарными микроплатами. В заготовке 1 также изготавливают сквозные окна 3 для размещения в них компонентов и базовые отверстия 4 для последующего совмещения со "свободной" маской. Все межцентровые расстояния между окнами и отверстиями выдерживают с точностью не хуже ±10 мкм. Материалом заготовок 1 может служить алюмонитридная керамика, имеющая ТКЛР, близкий к ТКЛР кремния и высокую теплопроводность. The manufacture of a workpiece of a group microplate (hereinafter, the workpiece) in accordance with step 1-01 consists in flashing through holes in the workpiece 1 (Fig. 2) mainly by the laser method in small-scale and individual production or, for example, by ultrasonic method in mass production. In the latter case, the manufacture of the tool is a rather expensive process and can pay off only with a large batch, but at the same time high production productivity of the workpieces 1 is ensured. Elongated through windows 2 are made along the perimeter of future elementary microcircuits 2 (Fig. 2), necessary for forming connections between elementary microcards. Through-hole 3 is also made in the blank 1 for placement of components in them and base holes 4 for subsequent alignment with the “free” mask. All center-to-center distances between windows and openings can withstand accuracy no worse than ± 10 microns. The material of the preforms 1 can be aluminitride ceramics having a thermal expansion coefficient close to silicon thermal expansion and high thermal conductivity.

Целью операции 1-02 является выведение поверхностей электронных компонентов (в дальнейшем - компонентов) 5 (фиг.3), содержащих контактные площадки, в единую плоскость с лицевой поверхностью заготовки 1 и временное закрепление их в этом положении. При этом активные компоненты 5 должны быть предварительно вычленены из полупроводниковой пластины сквозной резкой и с высокой повторяемостью габаритных размеров. Компоненты 5 помещают в окна заготовки 1 с минимальным зазором. Одним из вариантов взаимного удержания компонентов 5 и заготовки 1 является применение вакуумного прижима через вкладыш 6, что и показано на фиг.3. Далее компоненты 5 фиксируют в данном положении в окнах заготовки 1 (операция 1-03) нанесением фиксирующего состава 7, подаваемым, например, через капиллярную трубку 8 (фиг.3), автоматически перемещаемую по контуру компонента 5. В качестве фиксирующего состава 7 можно применить густой фоторезист. После отверждения фиксирующего состава (операция 1-04) убирают временное закрепление компонентов 5 в окнах заготовки 1 (снимают вакуум). Фиксирующий состав 7 после отверждения должен полностью перекрывать зазор между компонентами 5 и окнами 3 в заготовке 1. Аналогично по лицевой стороне заготовки 1 производят локальное изолирование изолирующим составом 8 (фиг.4, операция 1-05) в зазор между компонентами 5 и окнами 3 в заготовке 1. При этом необходимо обеспечить изолирование возможных сколов и других неизолированных зон (кроме контактных площадок) компонентов 5. В качестве изолирующего состава можно также использовать густой фоторезист, подаваемый через капиллярную трубку 8. Изолирующий состав 9 может также наноситься, например, через маску и должен полностью перекрывать зазор между компонентами 5 и окнами 3 в заготовке 1. Далее требуется отверждение изолирующего состава (операция 1-06). The purpose of operation 1-02 is the removal of the surfaces of electronic components (hereinafter referred to as components) 5 (Fig. 3) containing contact pads in a single plane with the front surface of the workpiece 1 and their temporary fixation in this position. In this case, the active components 5 must be previously isolated from the semiconductor wafer through cutting and with high repeatability of overall dimensions. Components 5 are placed in the windows of the workpiece 1 with a minimum clearance. One of the options for mutual retention of the components 5 and the workpiece 1 is the use of a vacuum clip through the insert 6, as shown in Fig.3. Next, the components 5 are fixed in this position in the windows of the workpiece 1 (operation 1-03) by applying a fixing composition 7, supplied, for example, through a capillary tube 8 (Fig. 3), which is automatically moved along the contour of component 5. As the fixing composition 7, you can apply thick photoresist. After curing the fixing composition (operation 1-04), the temporary fastening of the components 5 in the windows of the workpiece 1 is removed (remove the vacuum). After curing, the fixing composition 7 should completely cover the gap between the components 5 and the windows 3 in the workpiece 1. Similarly, the front side of the workpiece 1 is locally insulated with an insulating composition 8 (Fig. 4, step 1-05) in the gap between the components 5 and the windows 3 in blank 1. In this case, it is necessary to insulate possible chips and other non-insulated zones (except contact pads) of the components 5. As an insulating composition, you can also use a thick photoresist supplied through a capillary tube 8. Isol ruyuschy composition 9 may also be applied, e.g., through a mask, and should completely cover the gap between component 5 and the windows 3 of the preform 1. Further curing the insulating composition required (step 1-06).

В процессе операции 1-07 (фиг.5) необходимо обеспечить в едином вакуумном цикле очистку лицевых поверхностей компонентов 5 от органических и окисных пленок, например, методом ионной бомбардировки. Ориентируясь на базовые отверстия 4 в заготовке 1, совмещают "свободную" маску 10, устанавливают магнитную доску 11 и, при необходимости, - прокладку 12, обеспечивая плотное прилегание маски 10 к лицевым поверхностям заготовки 1 и компонентов 5. Далее производят вакуумное нанесение проводников 13, формируя таким образом одновременно проводники, соединяющие компоненты 5 друг с другом, металлизацию удлиненных окон 2, формирование разъема 14 (фиг.6) и проводников 15 для последующего проведения ЭТТ и функционального контроля. Аналогично производят вакуумное нанесение проводников 13 на обратную сторону компонентов 5 и заготовки 1, чем заканчивают процесс изготовления групповой микроплаты 16 (фиг.6). In the process of operation 1-07 (figure 5), it is necessary to ensure in a single vacuum cycle the cleaning of the front surfaces of components 5 from organic and oxide films, for example, by ion bombardment. Focusing on the base holes 4 in the workpiece 1, combine the "free" mask 10, install the magnetic board 11 and, if necessary, the gasket 12, ensuring a snug fit of the mask 10 to the front surfaces of the workpiece 1 and components 5. Then conduct the vacuum deposition of conductors 13, thus forming simultaneously the conductors connecting the components 5 to each other, metallization of the elongated windows 2, the formation of the connector 14 (Fig.6) and conductors 15 for subsequent ETT and functional control. Similarly produce a vacuum deposition of conductors 13 on the reverse side of the components 5 and the workpiece 1, which completes the process of manufacturing a group microplate 16 (Fig.6).

Далее производят наращивание проводников (операция 1-08), что необходимо для уменьшения их омического сопротивления, для увеличения механической прочности закрепления компонентов 5 в окнах 3 заготовки 1 и уменьшения термического сопротивления между компонентами 5 (как источниками тепла) и групповой микроплатой 16. Данную операцию можно производить горячим лужением или гальваническим наращиванием или дополнительным толстым напылением. Next, the conductors are expanded (operation 1-08), which is necessary to reduce their ohmic resistance, to increase the mechanical strength of the components 5 in the windows 3 of the workpiece 1 and to reduce the thermal resistance between components 5 (as heat sources) and the group microplate 16. This operation can be produced by hot tinning or galvanic building or additional thick spraying.

Электротермотренировку и функциональный контроль (операция 1-09, фиг.6) производят групповым способом, одновременно тренируя и контролируя все компоненты 5, находящихся в групповой микроплате 16, через разъем 14 и внешний разъем 17. Во время ЭТТ и контроля регистрируются все вышедшие из строя компоненты 5. Electrotraining and functional control (operation 1-09, Fig. 6) are performed in a group way, while simultaneously training and controlling all the components 5 located in the group microplate 16 through connector 14 and external connector 17. During the ETT and control, all failed components 5.

Далее производят локальное изолирование поверхностей групповой микроплаты (операция 1-10), например, через маску или штампелеванием с дальнейшей термообработкой (операция 1-11). Next, local isolation of the surfaces of the group microplate is performed (operation 1-10), for example, through a mask or by stamping with further heat treatment (operation 1-11).

Разрезают групповые микроплаты 16 на элементарные 19 (операция 1-12, фиг.7) сквозной резкой при помощи диска 18. При этом оставляют части металлизированных удлиненных окон 2 в составе получаемых элементарных микроплат 19 в виде впадин. Group microcircuits 16 are cut into elementary 19 (operation 1-12, Fig. 7) through cutting by means of disk 18. At the same time, parts of metallized elongated windows 2 are left as part of the resulting elementary microcircuits 19 in the form of cavities.

Перед сборкой модуля изготавливают теплорастекатель 20 (операция 1-13А, фиг.1). По аналогии с изготовлением заготовки групповой микроплаты 1 изготавливают заготовку теплорастекателя из керамики или другого изоляционного и теплопроводного материала. В заготовке теплорастекателя изготавливают сквозные отверстия для электрического и теплового контакта с модулем. На поверхности заготовки теплорастекателя и в отверстия наносят проводники преимущественно методом вакуумного осаждения (см. операцию 1-07). В металлизированные таким образом отверстия запаивают ранее изготовленные внешние выводы 21 модуля. Все проводники и металлизированные отверстия облуживают горячим способом, при этом отверстия заполняют припоем полностью. Before assembling the module, a heat dissipator 20 is made (operation 1-13A, FIG. 1). By analogy with the manufacture of the blanks of the group microplate 1, the blank of the heat dissipator is made of ceramic or other insulating and heat-conducting material. Through-holes are made in the heat-transfer agent blank for electrical and thermal contact with the module. Conductors are predominantly deposited on the surface of the heat-transfer material preform and in the holes by the vacuum deposition method (see operation 1-07). The previously manufactured external terminals 21 of the module are sealed into the holes thus metallized. All conductors and metallized holes are hot-worked, while the holes are completely filled with solder.

Сборка модуля (операция 1-13, фиг.8) заключается в предварительном дозированном нанесении на элементарные микроплаты 19 слоя теплопроводной пасты 22, сборке элементарных микроплат 19 в пакет с совмещением их по металлизированным впадинам; выдерживании необходимого шага монтажа с помощью приспособления; капиллярной пайке элементарных микроплат 19 между собой припоем 23. Одновременно на плоскости модуля, прилегающей к теплорастекателю, образуют выступы из припоя. Припаивают теплорастекатель 20 к собранным в пакет элементарным микроплатам 19. The assembly of the module (operation 1-13, Fig. 8) consists in a preliminary metered application of a layer of heat-conducting paste 22 onto the elementary microcircuit boards 19, assembly of the elementary microcircuit 19 in a bag with their combination along metallized depressions; maintaining the required installation step using the device; by capillary soldering of the elementary microboards 19 with each other a solder 23. At the same time, protrusions from the solder are formed on the plane of the module adjacent to the heat dissipator. The heat dissipator 20 is soldered to the elementary microcards 19 assembled in a package.

Далее производят вакуумную герметизацию модуля (операция 1-14) компаундом или другим водонепроницаемым составом, образуя защитную оболочку 24 (фиг.8). Производят финишный контроль модуля (операция 1-15) на соответствие техническим условиям и упаковку модуля (операция 1-16) в тару, защищающую модуль от статического электричества. Next, the module is vacuum-sealed (operation 1-14) with a compound or other waterproof composition, forming a protective sheath 24 (Fig. 8). Finish control of the module (operation 1-15) for compliance with technical specifications and packaging of the module (operation 1-16) in a container that protects the module from static electricity.

В приведенном на фиг.9 варианте технологического маршрута изготовления модуля операции 9-01...9-12 полностью повторяют операции 1-01...1-12 (фиг.1) за исключением операции 9-08, которую нельзя проводить способом горячего лужения. Операции 9-17А, 9-18, 9-19, и 9-20 также полностью повторяют операции 1-13А, 1-14, 1-15 и 1-16. Отличие приведенного на фиг.9 технологического маршрута заключается в том, что элементарные микроплаты 19 склеиваются в пакет (операция 9-13) теплопроводным и электроизоляционным клеем с совмещением по металлизированным впадинам. Далее грани модуля очищаются от излишков клея (операция 9-14) преимущественно плазмохимическим методом. Затем боковые грани модуля покрывают сплошным металлическим слоем (операция 9-15) преимущественно методом вакуумного напыления. Далее (операция 9-16) металлизацию удаляют до размыкания проводников, расположенных во впадинах микроплат 19. Эту операцию можно производить, например, путем шлифовки граней модуля или лазерным фрезерованием. Далее (операция 9-17) производят припайку модуля к теплорастекателю. In the embodiment shown in FIG. 9, the manufacturing route of the manufacturing module of operation 9-01 ... 9-12 completely repeats operations 1-01 ... 1-12 (Fig. 1) with the exception of operation 9-08, which cannot be carried out by the hot method tinning. Operations 9-17A, 9-18, 9-19, and 9-20 also completely repeat operations 1-13A, 1-14, 1-15, and 1-16. The difference of the technological route shown in Fig. 9 is that the elementary microboards 19 are glued into a bag (operation 9-13) with heat-conducting and electrical insulating glue with a combination of metallized cavities. Next, the faces of the module are cleaned of excess glue (operation 9-14) mainly by the plasma-chemical method. Then, the side faces of the module are covered with a continuous metal layer (operation 9-15), mainly by vacuum deposition. Next (operation 9-16), the metallization is removed until the conductors located in the hollows of the microcircuit 19 open. This operation can be performed, for example, by grinding the faces of the module or by laser milling. Next (operation 9-17), the module is soldered to the heat dissipator.

Возможно также вместо сплошного нанесения металлического слоя на грани модуля (операция 9-15) применить локальное нанесение проводников на боковые грани модуля, например, методом вакуумного осаждения через маски 10. В этом случае операцию 9-16 не применяют. It is also possible instead of the continuous deposition of a metal layer on the face of the module (operation 9-15) to apply local deposition of conductors on the side faces of the module, for example, by vacuum deposition through masks 10. In this case, operation 9-16 is not applied.

Данное изобретение может быть с успехом использовано при производстве трехмерной электронной аппаратуры с очень высокой плотностью упаковки для применения в космической, авиационной и другой технике, где критическим является снижение объема и массы аппаратуры. Аппаратура, изготовленная по указанному способу, выдерживает значительные механические перегрузки и может работать в экстремальных условиях. Для реализации патентуемого способа не требуется применение нестандартного технологического оборудования и прецизионной оснастки. This invention can be successfully used in the manufacture of three-dimensional electronic equipment with a very high packing density for use in space, aviation and other equipment, where it is critical to reduce the volume and weight of the equipment. The equipment manufactured by the specified method withstands significant mechanical overloads and can operate in extreme conditions. To implement the patented method, the use of non-standard technological equipment and precision equipment is not required.

Литература
1. Российский патент 2133522 от 20.06.99 г. H 01 L 21/66. Способ изготовления и контроля электронных компонентов.
Literature
1. Russian patent 2133522 from 06/20/99, H 01 L 21/66. A method of manufacturing and control of electronic components.

2. Российский патент 2133523 от 20.06.99 г. H 01 L 25/03. Трехмерный электронный модуль. 2. Russian patent 2133523 from 06.20.99, H 01 L 25/03. Three-dimensional electronic module.

3. Международная заявка PCT/SU 90/00022 (WO 91/11824) от 24.01.90 г. H 01 L 25/04, G 11 C 17/00. Трехмерный электронный блок и способ его изготовления. 3. International application PCT / SU 90/00022 (WO 91/11824) dated 01.24.90, H 01 L 25/04, G 11 C 17/00. Three-dimensional electronic unit and method for its manufacture.

4. Статья "Гибридная ИС - на целой пластине", журнал "Электроника", 1986 г., 6, с.17. 4. Article "Hybrid IP - on a whole plate", journal "Electronics", 1986, 6, p.17.

5. Российский патент 1753961 от 20.07.89 г. H 01 L 21/50. Гибридный многоуровневый электронный модуль. 5. Russian patent 1753961 from 07.20.89, H 01 L 21/50. Hybrid multi-level electronic module.

6. Патент США 4246595 от 20.01.81 г. H 01 L 23/48, Электронный схемный прибор и метод его изготовления. 6. US patent 4246595 from 01.20.81, H 01 L 23/48, Electronic circuit device and method for its manufacture.

7. Патент США 4026759 от 31.05.77 г. В 29 С 17/08 Метод создания структуры встроенных дорожек с выпуклым рельефом. 7. US patent 4026759 from 05/31/07, B 29 C 17/08 Method for creating the structure of embedded tracks with a convex relief.

8. Патент США 4628406 от 09.12.86 г. Н 05 К 1/11. Метод упаковки полупроводниковых кристаллов и интегральных схем. 8. US patent 4628406 from 09/12/86, H 05 K 1/11. Method for packing semiconductor crystals and integrated circuits.

9. Патент США 5107586 от 28.04.92 г. Н 05 К 3/36. Метод соединения пакетированных интегральных схем с очень высокой плотностью упаковки. 9. US patent 5107586 from 04/28/92, H 05 K 3/36. A method of connecting packaged integrated circuits with very high packing density.

Claims (12)

1. Способ изготовления многокомпонентного трехмерного электронного модуля, включающий применение годных после предварительного контроля электронных компонентов в составе микроплат и состоящий из изготовления заготовки микроплаты, размещения в ее окнах предварительно проконтролированных и признанных годными бескорпусных электронных компонентов, нанесения проводников на поверхности микроплаты, проведение электротермотренировки и функционального контроля микроплаты, механическое и электрическое соединение микроплат между собой с образованием трехмерного модуля, изготовление и монтаж внешних выводов и теплоотвода, отличающийся тем, что заготовку групповой микроплаты изготавливают из теплопроводного материала, имеющего температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) близкий к ТКЛР материала подложки электронных компонентов, при этом в заготовке групповой микроплаты по контуру будущих элементарных микроплат изготавливают множество удлиненных сквозных окон в местах соединений между элементарными микроплатами, а также множество сквозных окон для размещения в них компонентов, при этом максимально возможный суммарный зазор между каждым электронным компонентом и окном в заготовке групповой микроплаты должен составлять не более 0,25 размера минимальной контактной площадки электронного компонента; одновременно в углах окна изготавливают развязывающие пазы, а также в теле заготовки групповой микроплаты - переходные отверстия для последующего соединения проводников и реперные знаки в виде сквозных или несквозных пазов или базовых отверстий; далее размещают в окнах заготовки групповой микроплаты электронные компоненты с обеспечением единой плоскости лицевой поверхности заготовки групповой микроплаты с лицевыми поверхностями электронных компонентов, содержащих контактные площадки; после чего временно закрепляют в таком положении заготовку групповой микроплаты и электронные компоненты относительно друг друга; далее на обратную поверхность заготовки групповой микроплаты в зазор, образованный окнами и электронными компонентами, наносят фиксирующий состав и отверждают его; по лицевой поверхности заготовки групповой микроплаты производят локальное изолирование электрически незащищенных зон электронных компонентов, кроме контактных площадок, с одновременным введением изолирующего состава в зазор между электронными компонентами и окнами в заготовке групповой микроплаты, образованный по их лицевым поверхностям; далее производят отверждение изолирующего состава и очистку поверхностей заготовки групповой микроплаты и электронных компонентов от загрязнений; далее производят вакуумное нанесение проводников преимущественно через "свободные" маски на лицевые поверхности заготовки групповой микроплаты и компонентов, а также на вертикальные поверхности удлиненных окон с предварительной очисткой зон нанесения от загрязнений и окисных пленок в едином вакуумном цикле, при этом одновременно наносят внешний разъем и проводники, необходимые для последующей электротермотренировки (ЭТТ) и функционального контроля групповой микроплаты; после чего аналогично производят вакуумное нанесение проводников на обратную поверхность заготовки групповой микроплаты и одновременно вторичное нанесение проводников на вертикальные поверхности удлиненных окон, чем заканчивают процесс изготовления групповой микроплаты; далее наращивают проводники, производят групповую ЭТТ, функциональный контроль и определение вышедших из строя элементарных микроплат с электронными компонентами, после чего локально наносят на лицевую и обратную стороны групповой микроплаты изолирующий материал и производят сквозную разрезку групповой микроплаты на элементарные, чем заканчивают изготовление элементарных микроплат; далее производят сборку модуля, вакуумную герметизацию, финишный контроль и упаковку модуля. 1. A method of manufacturing a multicomponent three-dimensional electronic module, including the use of suitable after preliminary control of electronic components in the composition of microplates and consisting of manufacturing a blank of a microplate, placing in its windows previously monitored and recognized unpacked electronic components, applying conductors to the surface of the microplate, conducting electrotraining and functional microplate control, mechanical and electrical interconnection of microplate the formation of a three-dimensional module, the manufacture and installation of external leads and heat sink, characterized in that the blank of the group microplate is made of a heat-conducting material having a temperature coefficient of linear expansion (TEC) close to the TEC of the substrate material of electronic components, while in the workpiece of the group microplate along the contour of future elementary microboards produce many elongated through windows at the junctions between elementary micro boards, as well as many through windows for eniya components therein, wherein the total maximum possible gap between each electronic component and the window group in the preform microplate should be not more than 0.25 of the minimum contact pad of the electronic component; at the same time, decoupling grooves are made in the corners of the window, as well as in the body of the workpiece of the group microplate - vias for subsequent connection of conductors and reference marks in the form of through or through grooves or base holes; next, electronic components are placed in the windows of the blank of the group microplate with a single plane of the front surface of the blank of the group microplate with the front surfaces of electronic components containing contact pads; then temporarily fix in this position the workpiece group microplate and electronic components relative to each other; then, on the back surface of the workpiece of the group microplate, in the gap formed by the windows and electronic components, a fixing composition is applied and solidified; on the front surface of the workpiece of the group microplate, local isolation of electrically unprotected zones of electronic components is performed, except for the contact pads, with the simultaneous introduction of an insulating composition in the gap between the electronic components and the windows in the workpiece of the group microplate, formed on their front surfaces; then curing the insulating composition and cleaning the surfaces of the workpiece group microplate and electronic components from pollution; then vacuum conductors are applied mainly through “free” masks on the front surfaces of the workpiece of the group microplate and components, as well as on the vertical surfaces of elongated windows with preliminary cleaning of the application areas from contamination and oxide films in a single vacuum cycle, while the external connector and conductors are simultaneously applied necessary for subsequent electrical heating (ETT) and functional control of the group microplate; after which the vacuum deposition of conductors on the reverse surface of the workpiece of the group microplate and similarly the secondary deposition of conductors on the vertical surfaces of the elongated windows is carried out, which completes the process of manufacturing the group microplate; then the conductors are built up, group ETTs are performed, functional control and determination of failed elementary microcircuits with electronic components is performed, after which locally insulating material is applied to the front and back sides of the group microcircuit board and the group microcircuit is cut through into the elementary ones, which completes the production of elementary microcircuits; then the module is assembled, vacuum sealed, final control and module packaging. 2. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что заготовку групповой микроплаты изготавливают из электроизоляционного материала, а в случае изготовления из электропроводного или полупроводникового материала после изготовления отверстий все поверхности заготовки групповой микроплаты должны быть покрыты изоляционным слоем. 2. The manufacturing method according to p. 1, characterized in that the workpiece of the group microplate is made of insulating material, and in the case of manufacture of an electrically conductive or semiconductor material after making holes, all surfaces of the workpiece of the group microplate must be coated with an insulating layer. 3. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что временное закрепление заготовки групповой микроплаты и электронных компонентов осуществляют механическим или вакуумным прижимом до отверждения фиксирующего состава. 3. The manufacturing method according to p. 1, characterized in that the temporary fixing of the workpiece group microplate and electronic components is carried out by mechanical or vacuum pressing until the fixing composition is cured. 4. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что временное закрепление заготовки групповой микроплаты и электронных компонентов относительно друг друга осуществляют приклейкой их к гибкой клейкой ленте с последующим удалением ее после отверждения фиксирующего состава и очисткой лицевых поверхностей от следов клея преимущественно плазмохимическим методом. 4. The manufacturing method according to claim 1, characterized in that the temporary fixation of the workpiece of the group microplate and electronic components relative to each other is carried out by gluing them to a flexible adhesive tape, followed by removing it after curing the fixing composition and cleaning the front surfaces from adhesive traces mainly by the plasma-chemical method. 5. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что локальное изолирование электрически незащищенных зон электронных компонентов, помещенных в окна заготовки групповой микроплаты, а также заполнение зазора между ними производят распылением изолирующего состава через маску. 5. The manufacturing method according to p. 1, characterized in that the local isolation of electrically unprotected zones of electronic components placed in the windows of the workpiece group microplate, as well as filling the gap between them, is done by spraying the insulating composition through a mask. 6. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что локальное изолирование электрически незащищенных зон электронных компонентов, помещенных в окна заготовки групповой микроплаты, а также заполнение зазора между ними производят путем подачи изолирующего состава через капиллярную трубку. 6. The manufacturing method according to p. 1, characterized in that the local isolation of electrically unprotected zones of electronic components placed in the windows of the workpiece of the group microplate, as well as filling the gap between them, is carried out by supplying an insulating composition through a capillary tube. 7. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что вакуумное нанесение проводников на заготовку групповой микроплаты производят методом, обеспечивающим хорошее покрытие металлом вертикальных стенок удлиненных окон, например методом магнетронного напыления, и при необходимости с планетарным вращением заготовки групповой микроплаты. 7. The manufacturing method according to p. 1, characterized in that the vacuum deposition of conductors on the workpiece of the group microplate is carried out by a method that provides good metal coating of the vertical walls of the elongated windows, for example by magnetron sputtering, and, if necessary, with planetary rotation of the workpiece of the group microplate. 8. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что наращивание проводников производят методом горячего лужения до толщины, обеспечивающей надежное крепление электронных компонентов и электрический монтаж модулей. 8. The manufacturing method according to p. 1, characterized in that the extension of the conductors is carried out by hot tinning to a thickness that provides reliable fastening of electronic components and electrical installation of modules. 9. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что наращивание проводников производят до необходимой толщины гальваническим или химическим методом, или вакуумным напылением. 9. The manufacturing method according to claim 1, characterized in that the extension of the conductors is carried out to the required thickness by the galvanic or chemical method, or by vacuum deposition. 10. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что сборку модуля производят предварительным дозированным нанесением на элементарные микроплаты слоя теплопроводной пасты; далее собирают микроплаты в пакет с обеспечением необходимого шага монтажа; после этого производят механическое и электрическое соединение микроплат преимущественно капиллярной пайкой и припаивают полученную сборку на предварительно изготовленный из электроизоляционного теплопроводного материала теплорастекатель, имеющий металлизированные площадки, отверстия, проводники и внешние выводы; далее производят вакуумную герметизацию, финишный контроль и упаковку модуля. 10. The manufacturing method according to p. 1, characterized in that the module is assembled by preliminary dosed application of a layer of heat-conducting paste onto elementary microplates; then collect the microboards in a package with the necessary installation step; after that, the mechanical and electrical connection of the microboards is carried out mainly by capillary soldering and the assembly is soldered to a heat distributor pre-made of insulating heat-conducting material that has metallized pads, holes, conductors and external leads; then vacuum sealing, finishing control and module packaging are performed. 11. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что при сборке модуля после разрезки групповой микроплаты производят склейку микроплат в пакет теплопроводным электроизоляционным клеем; очищают грани модуля от выступающих излишков клея преимущественно плазмохимическим методом; производят сплошное нанесение металлического слоя на боковые грани модуля преимущественно методом вакуумного осаждения; удаляют металлизацию с граней модуля для размыкания между собой проводников, расположенных в выемках микроплат; очищают грани модуля; наращивают проводники методом горячего лужения и одновременно формируют луженые выступы на грани модуля, прилегающей к теплорастекателю; припаивают модуль к теплорастекателю; производят вакуумную герметизацию, финишный контроль и упаковку модуля. 11. The manufacturing method according to p. 1, characterized in that when assembling the module after cutting the group microplate, the microplates are glued into a bag with heat-conducting electrical insulating adhesive; clean the edges of the module from protruding excess glue mainly by the plasma-chemical method; continuous deposition of the metal layer on the side faces of the module is predominantly by vacuum deposition; remove metallization from the faces of the module to open the conductors located in the recesses of the microcards; clean the facets of the module; they build up conductors by hot tinning and at the same time form tinned protrusions on the verge of a module adjacent to the heat dissipator; solder the module to the heat dissipator; produce vacuum sealing, finishing control and packaging of the module. 12. Способ изготовления по п. 1, отличающийся тем, что при сборке модуля после разрезки групповой микроплаты производят склейку микроплат в пакет теплопроводным электроизоляционным клеем; очищают грани модуля от выступающих излишков клея преимущественно плазмохимическим методом; локально наносят металлический слой на боковые грани модуля, например, методом вакуумного осаждения через маски; наращивают проводники методом горячего лужения и одновременно формируют луженые выступы на грани модуля, прилегающие к теплорастекателю; припаивают модуль к теплорастекателю; производят герметизацию и финишный контроль модуля. 12. The manufacturing method according to p. 1, characterized in that when assembling the module after cutting the group microplate, the microplates are glued into a bag with heat-conducting electrical insulating adhesive; clean the edges of the module from protruding excess glue mainly by the plasma-chemical method; locally apply a metal layer on the side faces of the module, for example, by vacuum deposition through masks; they build up conductors by hot tinning and at the same time form tinned protrusions on the edge of the module adjacent to the heat dissipator; solder the module to the heat dissipator; sealing and finishing control of the module.
RU2001129241A 2001-10-31 2001-10-31 Method for manufacturing three-dimensional multicomponent electronic module RU2193260C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001129241A RU2193260C1 (en) 2001-10-31 2001-10-31 Method for manufacturing three-dimensional multicomponent electronic module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001129241A RU2193260C1 (en) 2001-10-31 2001-10-31 Method for manufacturing three-dimensional multicomponent electronic module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2193260C1 true RU2193260C1 (en) 2002-11-20

Family

ID=20254024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001129241A RU2193260C1 (en) 2001-10-31 2001-10-31 Method for manufacturing three-dimensional multicomponent electronic module

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2193260C1 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475885C1 (en) * 2011-09-21 2013-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for manufacture of 3d electronic module
RU2498453C1 (en) * 2012-04-03 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for manufacture of 3d electronic device
RU2498454C1 (en) * 2012-05-12 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for manufacture of shf 3d module
RU2504046C1 (en) * 2012-07-12 2014-01-10 Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method to produce interconnections in high-density electronic modules
RU2511007C2 (en) * 2012-06-20 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of increasing yield ratio when manufacturing high-density electronic modules
US20150008566A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Texas Instruments Incorporated Method and structure of panelized packaging of semiconductor devices
RU2575988C2 (en) * 2010-12-07 2016-02-27 Награвизион С.А. Electronic card having external connector
RU2584180C2 (en) * 2014-07-17 2016-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" Method of assembling three-dimensional integrated 3d bis circuits
RU172495U1 (en) * 2017-03-17 2017-07-11 Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" OUTPUT FRAME OF A POWERFUL INTEGRAL IC
US9929072B2 (en) 2013-07-02 2018-03-27 Texas Instruments Incorporated Packaged semiconductor devices
RU2656030C2 (en) * 2016-07-14 2018-05-30 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of manufacturing three-dimensional electronic module
RU2737342C1 (en) * 2020-01-21 2020-11-27 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Integrated uhf circuit
US10879144B2 (en) 2018-08-14 2020-12-29 Texas Instruments Incorporated Semiconductor package with multilayer mold

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2575988C2 (en) * 2010-12-07 2016-02-27 Награвизион С.А. Electronic card having external connector
RU2475885C1 (en) * 2011-09-21 2013-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for manufacture of 3d electronic module
RU2498453C1 (en) * 2012-04-03 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for manufacture of 3d electronic device
RU2498454C1 (en) * 2012-05-12 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for manufacture of shf 3d module
RU2511007C2 (en) * 2012-06-20 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of increasing yield ratio when manufacturing high-density electronic modules
RU2504046C1 (en) * 2012-07-12 2014-01-10 Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method to produce interconnections in high-density electronic modules
WO2015003068A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Texas Instruments Incorporated Method and structure of panelized packaging of semiconductor devices
US20150008566A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Texas Instruments Incorporated Method and structure of panelized packaging of semiconductor devices
US9929072B2 (en) 2013-07-02 2018-03-27 Texas Instruments Incorporated Packaged semiconductor devices
RU2584180C2 (en) * 2014-07-17 2016-05-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" Method of assembling three-dimensional integrated 3d bis circuits
RU2656030C2 (en) * 2016-07-14 2018-05-30 Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" Method of manufacturing three-dimensional electronic module
RU172495U1 (en) * 2017-03-17 2017-07-11 Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" OUTPUT FRAME OF A POWERFUL INTEGRAL IC
US10879144B2 (en) 2018-08-14 2020-12-29 Texas Instruments Incorporated Semiconductor package with multilayer mold
RU2737342C1 (en) * 2020-01-21 2020-11-27 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Integrated uhf circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6020629A (en) Stacked semiconductor package and method of fabrication
RU2193260C1 (en) Method for manufacturing three-dimensional multicomponent electronic module
US7427810B2 (en) Semiconductor device including semiconductor element mounted on another semiconductor element
US6320257B1 (en) Chip packaging technique
KR100480515B1 (en) Semiconductor device
US7679175B2 (en) Semiconductor device including substrate and upper plate having reduced warpage
US5989939A (en) Process of manufacturing compliant wirebond packages
US7372137B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US20030109078A1 (en) Semiconductor device, method for manufacturing the same, and method for mounting the same
CA2118994A1 (en) Polyimide-insulated cube package of stacked semiconductor device chips
JPH0831995A (en) Chip carrier module and its production
JPH06504408A (en) Semiconductor chip assembly, method for manufacturing semiconductor chip assembly, and parts for semiconductor chip assembly
US6586829B1 (en) Ball grid array package
US20060189032A1 (en) Process for assembling a double-sided circuit component
CN108766954B (en) Heterogeneous substrate integrated structure and preparation method
JP2004515078A (en) Semiconductor module manufacturing method and module manufactured according to the method
EP0527583B1 (en) Method and apparatus for interconnecting devices using TAB in board technology
RU2475885C1 (en) Method for manufacture of 3d electronic module
RU2193259C1 (en) Method for manufacturing three-dimensional polymeric electronic module
RU2221312C1 (en) Method for producing three-dimensional electronic module
RU2314598C1 (en) Method for producing polymeric electronic module
RU2498454C1 (en) Method for manufacture of shf 3d module
RU2222074C1 (en) Method for manufacturing hybrid electronic module
JPH0922960A (en) Multichip module device and its manufacture
RU2312425C1 (en) Three-dimensional electronic module with ball leads

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091101