RU2659726C1 - Микромодуль - Google Patents
Микромодуль Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659726C1 RU2659726C1 RU2017135615A RU2017135615A RU2659726C1 RU 2659726 C1 RU2659726 C1 RU 2659726C1 RU 2017135615 A RU2017135615 A RU 2017135615A RU 2017135615 A RU2017135615 A RU 2017135615A RU 2659726 C1 RU2659726 C1 RU 2659726C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flexible board
- metallized
- micromodules
- interlayer
- contact pad
- Prior art date
Links
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- ZTXONRUJVYXVTJ-UHFFFAOYSA-N chromium copper Chemical compound [Cr][Cu][Cr] ZTXONRUJVYXVTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области создания малогабаритных микромодулей на гибкой плате, содержащих несколько БИС. Сущность изобретения: микромодуль содержит гибкую плату, снабженную металлизированными межслойными переходными отверстиями и смонтированными на ней кристаллами бескорпусных БИС с выступами. Металлизированные межслойные переходные отверстия имеют форму выпуклой криволинейной поверхности переменного поперечного сечения по длине, с криволинейными контактными площадками на верхней и нижней поверхности гибкой платы, выполнены с уменьшением сечения от контактной площадки на верхней и нижней поверхности к срединной плоскости платы. Техническим результатом изобретения является увеличение плотности монтажа и повышение надежности межслойных соединений малогабаритных микромодулей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области создания малогабаритных микромодулей на гибкой плате, содержащих несколько больших интегральных схем (БИС), например, полупроводниковой памяти большой емкости и аналогичных устройств.
Известно техническое решение, позволяющее создавать подобные модули - конструкция и способ изготовления микроэлектронных приборов с высокой плотностью размещения компонентов [1]. Прибор содержит гибкую подложку с низким модулем упругости, к которой прикреплены полупроводниковые приборы. На одной стороне подложки сформированы проводники нужной конфигурации, которые через металлизированные отверстия соединяются с проводниками на другой стороне подложки и с контактными площадками для монтажа БИС. Недостатком предложенного способа является высокая трудоемкость изготовления приборов с большим количеством БИС.
Известны изделия на полиимидной пленке с использованием двухслойной коммутационной разводки с последующей металлизацией переходных отверстий и монтажом кристаллов с жесткими выводами [2]. Основным недостатком этих устройств является недостаточно высокая разрешающая способность рисунка коммутации.
Известно техническое решение - устройство, содержащее гибкую монтажную плату, бескорпусную интегральную схему и другие элементы [3], которое является наиболее близким к данному изобретению и принято за прототип.
Гибкая плата изготовлена из полиимидной пленки и имеет электропроводные коммутационные дорожки. Конструкция обеспечивает снижение габаритов, но не обеспечивает высокую плотность монтажа.
Задача изобретения - увеличение плотности монтажа, повышение надежности межслойных соединений малогабаритных микромодулей и минимизация уровня термомеханических напряжений при тепловых воздействиях.
Это достигается тем, что микромодуль содержит гибкую плату, снабженную металлизированными межслойными переходными отверстиями и смонтированными на ней кристаллами бескорпусных БИС с выступами. Металлизированные межслойные переходные отверстия имеют форму выпуклой криволинейной поверхности переменного поперечного сечения по длине с криволинейными контактными площадками на верхней и нижней поверхности гибкой платы, выполнены с уменьшением сечения от контактной площадки на верхней и нижней поверхности к срединной плоскости платы. Контактная площадка плавно переходит в межслойное переходное отверстие. Причем размер контактной площадки в плане можно изменять в широких пределах, исходя из технологической целесообразности, обеспечить монтаж выступов кристалла.
Конструкция и размещение контактных площадок с металлизированными межслойными переходными отверстиями на гибкой плате способствуют увеличению плотности монтажа кристаллов бескорпусных БИС за счет уменьшения размера межслойных переходных отверстий и контактных площадок, ширины проводников и зазора между ними, а также минимальному шагу между контактными площадками.
Современные конструкции микромодулей должны иметь как можно меньшие массогабаритные характеристики, устойчивость к циклическим тепловым воздействиям и усталостным отказам материалов межслойных соединений. Два конкурирующих подхода: «снизить массу - обеспечить прочность, долговечность и ресурс» составляют суть проблемы проектирования и конструирования микромодулей. Для повышения прочности и выносливости материалов микромодулей необходимо снижать эксплуатационные термомеханические напряжения в них.
С помощью компьютерного моделирования и метода конечного элемента определена рациональная форма металлизированного межслойного переходного отверстия с контактной площадкой по критериям увеличения плотности монтажа и прочностной надежности (фиг. 1, вид А). Наиболее рациональной формой является торовая поверхность (образованная вращением сегмента медной металлизации вокруг оси отверстия). Найдены рациональные соотношения размеров межслойного соединения - между диаметром отверстия d, диаметром выступа dв и размером контактной площадки D: dв=(2,3-3,0)d, dв=(0,58…0,75)D.
При компьютерном моделировании использовали базовую модель со следующими параметрами: толщина полиимидной пленки - 50 мкм, толщина медной металлизации - 15 мкм. Варьируемые параметры: размер контактной площадки D=50…150 мкм, диаметр отверстия d=0…80 мкм, диаметр выступа dв=30…120 мкм. Компьютерное моделирование позволило установить величину напряжения в материалах базовой модели - σАu=200, δSi=150, σCu=140 МПа.
Изменение соотношения размеров d, dв, D в большую или в меньшую сторону изменяет напряженно-деформированное состояние материалов сборки, приводит к увеличению деформаций и напряжений вплоть до величины предела выносливости материалов сборки, снижению долговечности (числа циклов при тепловых воздействиях в режиме включение-выключение).
Расчет показал, что при dв=100 мкм или dв=60 мкм напряжения увеличиваются до σAu=375, σSi=240, σCu=250 МПа, что превышает предел выносливости этих материалов и существенно снижает их циклическую долговечность. Рациональным значением по результатам расчета было выбрано dв=80±10 мкм (dв~2,67d и dв~0,67D).
Это позволило увеличить статическую прочность и выносливость материалов при действии переменных циклических термомеханических напряжений.
На фиг. 1 представлен микромодуль в бескорпусном исполнении, где:
1 - кристалл БИС;
2 - контактная площадка на кристалле;
3 - контактная площадка на плате с переходным отверстием;
4 - выступ кристалла БИС;
5 - гибкая плата;
6 - припойный выступ.
Изготавливают гибкую плату 5 с системой проводников и контактными площадками 3 на плате для соединения с выступами кристалла БИС 4, сформированными на контактных площадках 2 кристалла БИС 1. Припойные выступы 6 на обратной стороне платы служат выводами микромодуля, которые затем могут быть распаяны на следующий уровень.
Пример.
Гибкую плату с двухсторонней системой проводников изготавливают на полиимидной пленке толщиной 50 мкм. Проводники изготовлены тонкопленочной металлизацией в вакууме слоями хром - медь с последующим гальваническим наращиванием меди и облуживанием до толщины 15 мкм. Размер контактной площадки составляет 120…150 мкм, размер переходного отверстия d составляет 20…60 мкм. Межслойные переходные отверстия в плате выполняют путем двустороннего химического травления с последующим гальваническим наращиванием меди. Контактные площадки на гибкой плате для монтажа кристаллов БИС имеют минимальную монтажную площадь. Выступы кристалла имеют цилиндрическую форму с шарообразным куполом с размером dв=70…90 мкм.
Такое решение позволило существенно снизить термомеханические напряжения в материалах изделия. Так, например, напряжения уменьшились в Аu в 1,73 раза, Si в 1,58 раза, Сu в 1,8 раз. Это позволило повысить прочность и долговечность изделия при действии переменных циклических термонапряжений.
Созданные образцы микромодулей испытывались на воздействие повышенной температуры в диапазоне температур от +20 до +70°С (ГОСТ 30630.2.1, ГОСТ 28209, ст. МЭК 68-2-14-84, VI степень жесткости) и на вибропрочность в частотном диапазоне 10…5000 Гц и ускорении 40 g (ГОСТ 16962-71, XIV степень жесткости). Испытания подтвердили результаты компьютерных расчетов.
Достоинства такой конструкции - отсутствие концентраторов напряжений в материалах межслойного соединения Cu-Au, высокая плотность монтажа, минимальный уровень термомеханических напряжений при тепловых воздействиях, высокая прочностная надежность межслойных соединений малогабаритных микромодулей.
Источники информации
1. Патент США №6376769.
2. Гуськов Г.Я., Блинов Г.А., Газаров А.А. Монтаж микроэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1986, с. 109, рис. 4.13.
3. Патент РФ №2242798, - прототип.
Claims (2)
1. Микромодуль, содержащий гибкую плату, снабженную металлизированными межслойными переходными отверстиями, и смонтированные на ней кристаллы бескорпусных БИС с выступами, отличающийся тем, что межслойные переходные отверстия имеют форму выпуклой криволинейной поверхности переменного поперечного сечения по длине, с криволинейными контактными площадками на верхней и нижней поверхности гибкой платы, выполнены с уменьшением сечения от контактной площадки на верхней и нижней поверхности к срединной плоскости платы, размеры поперечного сечения выступов связаны с внешним размером контактной площадки D и минимальным размером переходного отверстия d соотношением d<dв<D, где выбирают dв=(2,3-3,0)d, dв=(0,58…0,75)D.
2. Микромодуль по п. 1, отличающийся тем, что металлизированные межслойные переходные отверстия с контактной площадкой имеют форму тора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017135615A RU2659726C1 (ru) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | Микромодуль |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017135615A RU2659726C1 (ru) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | Микромодуль |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2659726C1 true RU2659726C1 (ru) | 2018-07-03 |
Family
ID=62815439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017135615A RU2659726C1 (ru) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | Микромодуль |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2659726C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6376769B1 (en) * | 1999-05-18 | 2002-04-23 | Amerasia International Technology, Inc. | High-density electronic package, and method for making same |
RU2242798C2 (ru) * | 2001-07-03 | 2004-12-20 | Блинов Геннадий Андреевич | Идентификационное устройство |
US20050239237A1 (en) * | 2004-04-27 | 2005-10-27 | Infineon Technologies Ag | Method for producing a BGA chip module and BGA chip module |
US7021941B1 (en) * | 2004-10-19 | 2006-04-04 | Speed Tech Corp. | Flexible land grid array connector |
RU2299497C2 (ru) * | 2005-05-06 | 2007-05-20 | Геннадий Андреевич Блинов | Способ изготовления трехмерного многокристального микромодуля |
US8928105B2 (en) * | 2010-05-28 | 2015-01-06 | Flisom Ag | Method and apparatus for thin film module with dotted interconnects and vias |
US20160262271A1 (en) * | 2013-10-03 | 2016-09-08 | Obschchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu "Kompaniya Rmt" | Method for manufacturing a double-sided printed circuit board |
-
2017
- 2017-10-05 RU RU2017135615A patent/RU2659726C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6376769B1 (en) * | 1999-05-18 | 2002-04-23 | Amerasia International Technology, Inc. | High-density electronic package, and method for making same |
RU2242798C2 (ru) * | 2001-07-03 | 2004-12-20 | Блинов Геннадий Андреевич | Идентификационное устройство |
US20050239237A1 (en) * | 2004-04-27 | 2005-10-27 | Infineon Technologies Ag | Method for producing a BGA chip module and BGA chip module |
US7021941B1 (en) * | 2004-10-19 | 2006-04-04 | Speed Tech Corp. | Flexible land grid array connector |
RU2299497C2 (ru) * | 2005-05-06 | 2007-05-20 | Геннадий Андреевич Блинов | Способ изготовления трехмерного многокристального микромодуля |
US8928105B2 (en) * | 2010-05-28 | 2015-01-06 | Flisom Ag | Method and apparatus for thin film module with dotted interconnects and vias |
US20160262271A1 (en) * | 2013-10-03 | 2016-09-08 | Obschchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu "Kompaniya Rmt" | Method for manufacturing a double-sided printed circuit board |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6512298B2 (en) | Semiconductor device and method for producing the same | |
US6953999B2 (en) | High density chip level package for the packaging of integrated circuits and method to manufacture same | |
US7550317B2 (en) | Method for manufacture of wafer level package with air pads | |
EP1981321A2 (en) | Circuitized substrate assembly with internal stacked semiconductor chips, method of making same, electrical assembly utilizing same and information handling system utilizing same | |
KR101140469B1 (ko) | 집적회로 부품의 패드 구조물 및 집적회로 부품의 실장방법 | |
US20030197285A1 (en) | High density substrate for the packaging of integrated circuits | |
KR101045671B1 (ko) | 공간 변환기를 포함하는 프로브 카드 | |
JP2010171377A (ja) | 貫通電極基板及びその製造方法 | |
US20120162928A1 (en) | Electronic package and method of making same | |
US10905007B1 (en) | Contact pads for electronic substrates and related methods | |
US10129980B2 (en) | Circuit board and electronic component device | |
JP5017872B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
US6256207B1 (en) | Chip-sized semiconductor device and process for making same | |
KR20160072822A (ko) | 전자 모듈 및 전자 모듈의 제조 방법 | |
RU2659726C1 (ru) | Микромодуль | |
JP2011082531A (ja) | 貫通電極基板及びその製造方法 | |
JP2004289156A (ja) | リセスボンド半導体パッケージ基板 | |
Kacker et al. | Electrical/Mechanical modeling, reliability assessment, and fabrication of FlexConnects: A MEMS-based compliant chip-to-substrate interconnect | |
US11239143B2 (en) | Semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
JPH11191572A (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
US7190056B2 (en) | Thermally enhanced component interposer: finger and net structures | |
RU2713908C2 (ru) | Микроконтакт для поверхностного монтажа и массив микроконтактов | |
JP2006228953A (ja) | 表面実装パッケージ | |
Kim et al. | Electrical design of wafer level package on board for gigabit data transmission | |
CN107017230B (zh) | 多层级芯片互连 |