Способ изготовления трехмерного многокристального модуля на гибкой плате

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к области создания малогабаритных многокристальных устройств, изготовленных по гибридной трехмерной технологии. В способе изготовления трехмерного многокристального модуля на гибкой плате формируют симметрично с двух противоположных краев два монтажных выступа с контактными площадками, служащих выводами многокристального модуля. Вдоль этих же краев гибкой платы располагают перпендикулярно центральной части, попарно и соосно, боковые выступы, на которые монтируют микросхемы. Покрывают обе стороны гибкой платы, за исключением контактных площадок, сплошным антикоррозионным материалом. Выполняют трехмерную сборку модуля, последовательно укладывая и приклеивая клеем-герметиком боковые выступы на центральную часть гибкой платы соосно один над другим. Складывают центральную часть гибкой платы, совмещая стороны микросхем, без перекосов частей модуля относительно друг друга, причем монтажные выступы гибкой платы располагают в основании собранного трехмерного многокристального модуля с двух противоположных краев. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей трехмерного многокристального модуля, защита гибкой платы от механических и климатических воздействий при изготовлении и эксплуатации модуля, улучшение теплового режима и масштабируемости по количеству и типу используемых микросхем. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к области создания малогабаритных многокристальных устройств, изготовленных по гибридной трехмерной технологии.

Известен способ изготовления многокристальной микроэлектронной сборки в трехмерном исполнении, включающий изготовление гибкой платы в форме ленты с расположенными вдоль нее соединительными проводниками и монтажными участками, на которые устанавливают полупроводниковые кристаллы /1/. На одном конце ленты формируют объемные выводы, служащие внешними выводами сборки, соединенные проводниками с полупроводниковыми кристаллами. После монтажа полупроводниковых кристаллов гибкую плату загибают зигзагом, складывая S-образную сборку в трехмерном исполнении таким образом, чтобы полупроводниковые кристаллы находились на одной вертикальной оси относительно друг друга, а конец ленты с объемными выводами располагался снизу сборки. Механическое скрепление сборки осуществляют металлической скобой или крышкой с отверстиями для отвода тепла, либо с помощью клеевых материалов, включая теплопроводные, которые наносят на поверхности частей при складывании сборки. Недостатки этого способа заключаются в отсутствии защиты гибкой платы от механических и климатических воздействий при изготовлении и эксплуатации сборки, а также в практической сложности совмещения и закрепления частей сборки относительно друг друга при складывании гибкой платы зигзагом, что вызывает перекос, снижает прочность и надежность многокристальной микроэлектронной сборки в трехмерном исполнении.

Известен способ изготовления трехмерной гибкой сборки интегральных микросхем, включающий изготовление гибкой платы со смонтированными на ней бескорпусными микросхемами /2/. Способ отличается от первого аналога тем, что сложенную трехмерную гибкую сборку монтируют на жесткое основание и помещают под металлическую крышку, формируя корпусную микросборку. Недостатки этого способа заключаются в том, что корпус не обеспечивает защиту гибкой платы от механических и климатических воздействий при изготовлении трехмерной гибкой сборки и существенно ухудшает ее массогабаритные характеристики, не устраняя тех же недостатков, что и в первом способе.

Известен также способ изготовления трехмерного многокристального микромодуля, содержащий гибкую плату и смонтированные на ней кристаллы бескорпусных интегральных схем /3/. Способ предусматривает изготовление гибкой платы в виде ленты, на которой формируют систему проводников для соединения с контактными площадками интегральных схем и контактные площадки на одном конце ленты, служащие выводами модуля. С двух краев ленты в шахматном порядке располагают выступы с посадочными местами для монтажа интегральных схем. После монтажа интегральных схем боковые выступы загибают на ленту с радиусом перегиба не менее толщины проводников и складывают ленту в такой последовательности и зигзагом таким образом, чтобы интегральные схемы находились соосно друг над другом и исключались короткие замыкания выводов микросхем, а один конец ленты с выводами модуля оставался свободным. Приклеивают выступы и загнутые участки к ленте, причем толщину клеевых швов выбирают не менее толщины сформированных на ленте проводников. Недостатки этого способа заключаются в отсутствии защиты гибкой платы от механических и климатических воздействий при изготовлении и эксплуатации сборки, а также в практической сложности расположения сторон интегральных схем параллельно друг другу при сборке микромодуля, что вызывает перекос, снижает прочность и надежность трехмерного многокристального микромодуля.

Известен также способ изготовления трехмерного гибридного интегрального модуля, включающий изготовление гибкой печатной платы со смонтированными на ней кристаллами бескорпусных интегральных схем /4/. Этот способ выбран в качестве прототипа предложенного решения и отличается тем, что участки платы, подвергающиеся перегибам, выполняют в виде шлейфовых фрагментов с параллельно расположенными проводниками и покрывают защитным амортизационным клеевым покрытием по всей длине полуокружности перегиба, а на оставшиеся участки платы наносят термокомпенсирующее покрытие. Затем гибкую печатную плату складывают в стопку так, чтобы монтажные выводы были расположены симметрично относительно трехмерной стопки. Первым недостатком этого способа является повышенная трудоемкость изготовления гибкой печатной платы вследствие введения в технологический процесс нескольких дополнительных операций нанесения различных защитных покрытий. Второй недостаток способа заключается в том, что способ так же, как и предыдущие аналоги, не гарантирует точности совмещения интегральных схем при сборке и закрепления частей относительно друг друга, что вызывает перекос, снижает прочность и надежность трехмерного гибридного интегрального модуля.

Задача изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей трехмерного многокристального модуля на гибкой плате за счет увеличения плотности упаковки и точности сборки, защиты гибкой платы от механических и климатических воздействий при изготовлении и эксплуатации модуля, улучшения теплового режима и масштабируемости по количеству и типу используемых микросхем.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в разработанном способе изготовления трехмерного многокристального модуля на гибкой плате, включающем формирование боковых выступов на гибкой плате со смонтированными на них микросхемами, формируют два монтажных выступа с контактными площадками, служащих выводами многокристального модуля, расположенных симметрично с двух противоположных краев гибкой платы, а боковые выступы, содержащие размещенные с одной или обеих сторон гибкой платы соединительные и монтажные участки, располагают перпендикулярно центральной части гибкой платы, попарно и соосно вдоль этих же краев гибкой платы, покрывают обе стороны гибкой платы, за исключением контактных площадок, сплошным антикоррозионным материалом, выполняют трехмерную сборку модуля, последовательно укладывая и приклеивая клеем-герметиком боковые выступы с размещенными на них микросхемами на центральную часть гибкой платы соосно один над другим, и затем складывают центральную часть гибкой платы, совмещают стороны микросхем без перекосов частей модуля относительно друг друга, причем монтажные выступы гибкой платы располагают в основании собранного трехмерного многокристального модуля с двух противоположных краев.

Для улучшения теплового режима трехмерного многокристального модуля на гибкой плате формируют сквозные окна на боковых выступах в центре монтажных участков, на центральной части гибкой платы в местах прикрепления боковых выступов и между монтажными выступами гибкой платы, причем при трехмерной сборке многокристального модуля окна располагают соосно одно над другим, и затем заполняют их клеем-герметиком, обеспечивая эффективный сток тепла.

Для применения в составе трехмерного многокристального модуля на гибкой плате микросхем с большим количеством выводов и обеспечения минимальных массогабаритных характеристик гибкую плату модуля снабжают матрицей паяемых объемных выводов, сформированных с обратной стороны гибкой платы в пределах площади проекции собранного модуля.

Указанное решение обеспечивает высокую плотность упаковки и геометрическую точность сборки, исключающей перекосы частей модуля относительно друг друга, масштабируемость по количеству и типу используемых микросхем, защиту гибкой платы от механических и климатических воздействий при изготовлении и эксплуатации модуля, улучшенный тепловой режим. Так, нанесение сплошного антикоррозионного покрытия снижает трудоемкость изготовления гибкой платы, обеспечивает защиту от механических повреждений при сборке модуля и климатических воздействий при эксплуатации изделия. При этом первичная защита корпусных микросхем обеспечивается герметизирующей оболочкой их корпуса, а кристаллы бескорпусных микросхем предварительно герметизируют защитными материалами при изготовлении. Окончательная герметизация модуля и его компонентов производится путем нанесения на микросхемы, смонтированные на гибкой плате, клея-герметика необходимой толщины, формирующего соединение при трехмерной сборке модуля. Данное решение позволяет создавать трехмерные многослойные конструкции модулей с надежной изоляцией и герметизацией клеевыми материалами.

Кроме того, в разработанном способе для формирования соединительных проводников и монтажа микросхем могут быть использованы как лицевая, так и обратная стороны гибкой платы. При этом трехмерная сборка модуля может выполняться в различной последовательности, что улучшает возможности масштабирования и выбора конструктивного исполнения изделия.

На фиг. 1 показана лицевая сторона гибкой платы трехмерного многокристального модуля, где 1 - монтажный выступ; 2 - боковой выступ; 3 - соединительный участок; 4 - монтажный участок; 5 - центральная часть гибкой платы.

На фиг. 2 показан трехмерный многокристальный модуль на гибкой плате в сборе, где: 6 - микросхема; 7 - клей-герметик; 8 - монтажный выступ в основании модуля.

Способ изготовления трехмерного многокристального модуля на гибкой плате может быть реализован на следующем примере.

Трехмерный многокристальный модуль на гибкой плате изготавливают на основе гибкой платы, выполненной из полимерной подложки, например полиимидной или фторопластовой, толщиной 25-50 мкм. Для этого формируют два монтажных выступа 1 с контактными площадками, служащих выводами многокристального модуля, и четыре боковых выступа 2, содержащие размещенные с одной или обеих сторон гибкой платы соединительные 3 и монтажные 4 участки. Монтажные участки через соединительные участки электрически соединены с центральной частью гибкой платы 5 и контактными площадками монтажных выступов двухсторонней системой проводников толщиной 15-30 мкм и шириной 80-150 мкм, которые изготавливают на основе медной металлизации и формируют селективным травлением фольги в случае использования фольгированной подложки, или вакуумным напылением и избирательным гальваническим осаждением проводников при использовании нефольгированной подложки. Геометрические размеры монтажных выступов, расположенных симметрично с двух противоположных краев гибкой платы, определяют исходя из шага проводников и количества контактных площадок модуля, а размеры боковых выступов, расположенных перпендикулярно центральной части гибкой платы, попарно и соосно вдоль этих же краев гибкой платы, определяют по количеству выводов и размеру используемых микросхем. Покрывают обе стороны гибкой платы, за исключением контактных площадок, сплошным антикоррозионным лаковым или покровным материалом толщиной 5-15 мкм, а затем выполняют монтаж микросхем 6 на боковых выступах гибкой платы одним из известных методов монтажа. Проводят трехмерную сборку модуля, последовательно укладывая и приклеивая клеем-герметиком 7 боковые выступы с размещенными на них микросхемами на центральную часть гибкой платы соосно один над другим, и затем складывают центральную часть гибкой платы, совмещают стороны микросхем без перекосов частей модуля относительно друг друга. Причем монтажные выступы гибкой платы 8 располагают в основании собранного трехмерного многокристального модуля с двух противоположных краев. Перегибы гибкой платы выполняют с радиусами, которые определяются размерами используемых микросхем и могут варьироваться от 0,5 до 20 мм и более, а толщину клеевых швов выбирают от 50 до 150 мкм.

Использование разработанного способа изготовления трехмерного многокристального модуля на гибкой плате обеспечивает повышение надежности и расширение функциональных возможностей модуля за счет увеличения плотности упаковки и геометрической точности сборки, исключающей перекосы частей модуля относительно друг друга, защиты гибкой платы от механических и климатических воздействий при изготовлении и эксплуатации модуля, улучшения теплового режима и масштабируемости по количеству и типу используемых микросхем.

Источники информации

1. Патент США №6225688.

2. Патент США №5646446.

3. Патент РФ №2299497.

4. Патент РФ №2364006 - прототип.

1. Способ изготовления трехмерного многокристального модуля на гибкой плате, включающий формирование боковых выступов на гибкой плате со смонтированными на них микросхемами, отличающийся тем, что формируют два монтажных выступа с контактными площадками, служащих выводами многокристального модуля, расположенных симметрично с двух противоположных краев гибкой платы, а боковые выступы, содержащие размещенные с одной или обеих сторон гибкой платы соединительные и монтажные участки, располагают перпендикулярно центральной части гибкой платы, попарно и соосно вдоль этих же краев гибкой платы, покрывают обе стороны гибкой платы, за исключением контактных площадок, сплошным антикоррозионным материалом, выполняют трехмерную сборку модуля, последовательно укладывая и приклеивая клеем-герметиком боковые выступы с размещенными на них микросхемами на центральную часть гибкой платы соосно один над другим, и затем складывают центральную часть гибкой платы, совмещают стороны микросхем без перекосов частей модуля относительно друг друга, причем монтажные выступы гибкой платы располагают в основании собранного трехмерного многокристального модуля с двух противоположных краев.

2. Способ изготовления трехмерного многокристального модуля на гибкой плате по п. 1, отличающийся тем, что на гибкой плате формируют сквозные окна на боковых выступах в центре монтажных участков, на центральной части гибкой платы в местах прикрепления боковых выступов и между монтажными выступами гибкой платы, причем при трехмерной сборке многокристального модуля окна располагают соосно одно над другим, и затем заполняют их клеем-герметиком, обеспечивая эффективный сток тепла.

3. Способ изготовления трехмерного многокристального модуля на гибкой плате по п. 1, отличающийся тем, что гибкую плату модуля снабжают матрицей паяемых объемных выводов, сформированных с обратной стороны гибкой платы в пределах площади проекции собранного модуля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиоэлектронике. Предлагается новый способ изготовления трехмерного электронного модуля.

Изобретение относится к микроэлектронным устройствам, которые включают в себя многоярусные микроэлектронные кристаллы, встроенные в микроэлектронную подложку. Согласно изобретению по меньшей мере один первый микроэлектронный кристалл прикреплен ко второму микроэлектронному кристаллу, при этом между вторым микроэлектронным кристаллом и по меньшей мере одним первым микроэлектронным кристаллом размещен материал для неполного заполнения, микроэлектронные кристаллы заделаны в микроэлектронную подложку, а микроэлектронная подложка содержит первый наслаиваемый слой и второй наслаиваемый слой, между которыми образована граница раздела, причем граница раздела примыкает к материалу для неполного заполнения границы раздела, или первому микроэлектронному кристаллу, или второму микроэлектронному кристаллу.

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, а именно к технологии сборки полупроводниковых приборов, и может быть использовано для гибридизации матричных фотоприемных устройств методом перевернутого монтажа.

Изобретение относится к полупроводниковым устройствам и способам их изготовления. В полупроводниковом устройстве, включающем подложку крепления, тонкопленочный элемент, сформированный на подложке крепления, и полупроводниковый элемент, прикрепленный к подложке крепления, полупроводниковый элемент включает в себя основную часть полупроводникового элемента и множество подстилающих слоев, расположенных стопкой на стороне основной части полупроводникового элемента, обращенной к подложке крепления, причем каждый из подстилающих слоев включает в себя изолирующий слой и рисунок схемы на изолирующем слое, и рисунки схем присоединены друг к другу через контактные отверстия в изолирующих слоях.

Изобретение относится к области сборки сверхвысокочастотной аппаратуры с размещением электронных компонентов и связей между ними в трехмерном пространстве. Технический результат изобретения - обеспечение высокой плотности компоновки электронных компонентов с тепловыми характеристиками, исключающими появление «горячих точек», и высоких показателей надежности.

Изобретение относится к области производства электронной аппаратуры с расположением компонентов и связей между ними в трехмерном пространстве. Технический результат изобретения заключается в увеличении плотности компоновки электронной аппаратуры и улучшении показателей надежности компоновки.

Изобретение относится к области сборки микроэлектронной аппаратуры с расположением электронных компонентов и содержащих их микроплат в трехмерном пространстве. .

Изобретение относится к области конструирования электронных устройств с применением трехмерной технологии и с использованием бескорпусных электронных компонентов.

Изобретение относится к области технологии изготовления электронной аппаратуры с применением бескорпусных электронных компонентов при расположении их и связей между ними в трехмерном пространстве.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении многокристальных модулей. .

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к области создания малогабаритных многокристальных устройств, изготовленных по гибридной трехмерной технологии. В способе изготовления трехмерного многокристального модуля на гибкой плате формируют симметрично с двух противоположных краев два монтажных выступа с контактными площадками, служащих выводами многокристального модуля. Вдоль этих же краев гибкой платы располагают перпендикулярно центральной части, попарно и соосно, боковые выступы, на которые монтируют микросхемы. Покрывают обе стороны гибкой платы, за исключением контактных площадок, сплошным антикоррозионным материалом. Выполняют трехмерную сборку модуля, последовательно укладывая и приклеивая клеем-герметиком боковые выступы на центральную часть гибкой платы соосно один над другим. Складывают центральную часть гибкой платы, совмещая стороны микросхем, без перекосов частей модуля относительно друг друга, причем монтажные выступы гибкой платы располагают в основании собранного трехмерного многокристального модуля с двух противоположных краев. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей трехмерного многокристального модуля, защита гибкой платы от механических и климатических воздействий при изготовлении и эксплуатации модуля, улучшение теплового режима и масштабируемости по количеству и типу используемых микросхем. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх