7.14. Коммутационные платы микросборок

Коммутационная плата микросборки представляет собой миниатюр­ный аналог многослойной ПП. На поверхности коммутационных плат мон­тируются компоненты микросборки — бескорпусные интегральные МС (кристаллы), микроплаты с группой интегральных тонкопленочных рези­сторов (согласующих входы и выходы ИМС), одиночные объемные миниа­тюрные конденсаторы (в качестве развязывающих элементов). Высокая плотность монтажа требует и высокого разрешения коммутационного ри­сунка. В отличие от ПП его получают путем осаждения тонких пленок в ва­кууме с последующей фотолитографией, или по толстопленочной техноло­гии. Коммутационные проводники должны находиться на нижних уровнях платы, а на поверхность выходить только монтажные площадки для сварки или пайки выводов (перемычек) компонентов.

В зависимости от материала изолирующих слоев и способа их форми­рования коммутационные платы можно разделить на четыре типа: тонкоп­леночные с использованием осаждения в вакууме; тонкопленочные с ис­пользованием окисления алюминия в электролите (анодирование); толсто­пленочные; на основе многослойной керамики.

Тонкопленочные платы

Формирование слоев (уровней) тонкопленочной платы выполняется на общей подложке из электроизолирующего материала (ситалл, поликор и др.) путем повторяющихся циклов осаждение тонкой пленки в вакууме — фотолитография. Из рис. 7.30 следует, что осажденный сплошной слой электропроводящего металла (чаще всего алюминия) после фотолитографии превращается в систему проводников, перпендикулярных плоскости черте­жа. В этой системе предусматривают расширенные площадки для контакт­ных переходов на следующий уровень. В осажденном затем в вакууме изо­лирующем слое с помощью фотолитографии получают окна для контактных переходов, и вновь осаждается электропроводящий слой, в котором фотоли­тографией формируют систему проводников, ортогональных к нижележа­щим. При этом через окна в изоли­рующем слое создается контактный переход. Эти циклы повторяются вплоть до последнего, верхнего уровня металлизации. В последнем изолирующем слое вскрываются

Рис. 7.30. Структура тонкопленочной коммутационной платы (нижние уровни)

Рис 7.30. Структура тонкопленочной лишь окна над монтажными пло-коммутационной платы (нижние уровни) щадками: для электромонтажа ком-

понентов и периферийными площадками для .монтажа микросборки в целом в модуле следующего уровня (например, на ПП ячейки).

Нетрудно заметить, что с первого же цикла обработки в многоуровне­вой системе возникает и развивается рельеф, создающий ступеньки в изоли­рующих и проводящих слоях (на рис. 7.30 отмечены кружками). Эти участ­ки являются потенциальной причиной отказа: в первом случае — пробоя изоляции, во втором — разрушения проводника.

Тонкопленочные платы на основе анодированного алюминия

Сохранение плоскостности покрытий на каждом этапе обработки обеспечивает применение в качестве изолирующих слоев оксида алюминия (А1₂Оз), получаемого путем окисления алюминиевого покрытия в электро­лите. В зависимости от режимов электролитического окисления (анодиро­вания) можно с малой скоростью роста получить пленку оксида алюминия с высокими электрическими свойствами или ускоренно получить пленку с пониженными электрическими свойствами. В первом случае плотную плен­ку получают на мягких режимах (малые плотности тока) и используют для изоляции смежных уровней проводников. Во втором случае пористую плен­ку формируют на форсированных режимах (высокие плотности тока) и ис­пользуют для изоляции соседних проводников одного уровня, причем сни­жение пробивной напряженности пленки компенсируется увеличением толщины (точнее — ширины) пленки (1/пр⁼£пр <0-

Рис. 731. Последовательность формирова­ния коммутационной платы на основе ано­дированного алюминия (нижние уровни)

На рис. 7.31 показана последовательность формирования первого цикла обработки. После осаждения на подложку 1 сплошного слоя алюми­ния 2 на поверхности формируют фотомаску 3, рисунок которой соответст­вует рисунку промежутков между будущими проводниками. Вы­полнив на мягких режимах изби­рательное анодирование алюми­ния, получают тонкий (около 0,2 мкм) и плотный слой 4 АЬОз (рис. 7.31, а). Далее (рис. 7.31, б) фото­маску удаляют и выполняют ано­дирование на форсированных ре­жимах на всю толщину пленки 5 (маской при этом служит тонкий плотный слой окисла). Путем фо­толитографии (рис. 7.31, в) уда- р_ис. ₇J1. Последовательность формирова-ляют участки тонкого окисла, не ния коммутационной платы на основе ано-защищенные фотомаской 6, для дарованного алюминия (нижние уровни)

создания контактных переходов и напыляют (рис. 731, г) следующий сплошной слой алюминия 7 (второй уровень металлизации). Затем описан­ный цикл повторяется.