eng
Выпуск #10/2017
Н.Нагаев
Перспективные типы металлокерамических корпусов для электронных компонентов производства АО "ЗПП"
Перспективные типы металлокерамических корпусов для электронных компонентов производства АО "ЗПП"
Просмотры: 2559
Рассмотрены перспективные типы металлокерамических корпусов производства АО "ЗПП", в том числе многовыводные матричные корпуса типа BGA и CCGA, миниатюрные безвыводные корпуса, а также корпуса для многокристальных модулей.
УДК 621.3
ВАК 05.27.06
DOI: 10.22184/1992-4178.2017.171.10.104.107
УДК 621.3
ВАК 05.27.06
DOI: 10.22184/1992-4178.2017.171.10.104.107
Теги: bga ccga flip-chip technology metal-ceramic package multi-lead array package qfn qlcc металлокерамический корпус многовыводной матричный корпус технология flip-chip
Ключевое направление деятельности акционерного общества "Завод полупроводниковых приборов" – разработка и освоение в производстве высокотехнологичных металлокерамических корпусов, отвечающих современным требованиям микроэлектроники и способных заменить импортные аналоги на отечественном рынке. АО "ЗПП" – единственное предприятие в России, обладающее полным технологическим циклом создания металлокерамических корпусов любой сложности – от производства керамических материалов и металлизационных паст до готовых изделий. Сегодня предприятие предлагает широкую номенклатуру металлокерамических корпусов практически всех типов, из которых стоит особо выделить многовыводные матричные корпуса типа BGA и CCGA, миниатюрные безвыводные, корпуса для многокристальных модулей. Рассмотрим особенности продукции и перспективные направления развития АО "ЗПП".
П
о мере ужесточения проектных норм, повышения степени интеграции и увеличения площади кристаллов все большее развитие в микроэлектронике получают многовыводные матричные корпуса. Их конструкция является оптимальной с точки зрения размещения микросхем на печатной плате, поскольку не требует дополнительного пространства для формованных выводов и позволяет расположить большее количество внешних выводов на керамической плате по сравнению с другими типами корпусов.[1]
АО "ЗПП" за последние два года достигло значительных успехов в этом направлении, разработав матричные корпуса с количеством выводов 484 (шаг 1,0 мм), 672 и 1752 (шаг 1,27 мм) (рис.1). При изготовлении корпусов этих типов были реализованы инновационные технологические приемы, обеспечившие требуемые параметры, в частности, использование керамических слоев толщиной 200 мкм, формирование керамической платы с количеством слоев до 30, создание большого количества межслоевых электрических переходов (до 27 тыс. на один корпус), нанесение токоведущих дорожек шириной от 100 мкм, расчет и трассировка по керамическим слоям проводников дифференциальных пар с волновым сопротивлением 100 Ом и др.
Следует заметить, что разработанные в АО "ЗПП" металлокерамические матричные корпуса относятся к типам BGA (шариковые выводы) и CCGA (столбиковые выводы) (рис.2), то есть устанавливаются на печатную плату по технологии поверхностного монтажа, что существенно упрощает дальнейшие технологические операции. Среди других важных преимуществ CCGA-корпусов необходимо отметить еще два:
• столбиковые выводы позволяют компенсировать механические напряжения, обусловленные различием температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) материалов корпуса и печатной платы;
• повышенная плотность монтажа на печатной плате может привести к локальным перегревам, поэтому большое число выводов с хорошей теплопроводностью обеспечивает более эффективный отвод тепла от корпуса, что зачастую избавляет от необходимости установки специальных теплоотводов.
Следующий шаг в развитии направления матричных металлокерамических корпусов в АО "ЗПП" – освоение технологии проектирования и изготовления корпусов с посадкой кристаллов по методу flip-chip (перевернутый кристалл). Благодаря применению этой технологии, обеспечивающей высокую плотность монтажа и очень короткие электрические связи, повышается производительность и уменьшается температура нагрева микросхем. В АО "ЗПП" планируется начать разрабатывать первый в России корпус с количеством выводов около 800. Посадочное место под кристалл в этих конструкциях представляет собой матрицу площадок 44 Ч 44 с шагом 300 мкм.
Другое приоритетное направление – освоение АО "ЗПП" новых типов миниатюрных безвыводных корпусов, рассчитанных на применение в различных областях.
Среди наиболее востребованных безвыводных корпусов следует выделить корпуса типа QFN (Quad Flat No-lead), выводы которых расположены по периметру платы под телом корпуса. В центре конструкции находится контактная площадка. Популярность корпуса QFN при использовании в технологии поверхностного монтажа обусловлена его компактностью.
За последний год в АО "ЗПП" освоена целая линейка корпусов этого типа, в частности QLCC24/24-2 (габаритные размеры 7,2 Ч 7,2 Ч 2,16 мм), QLCC40/40-1 (6,0 Ч 6,0 Ч 1,7 мм), QLCC64/64-1 (13,95 Ч 13,95 Ч 2,05 мм) (рис.3). Ведутся работы по изготовлению QFN-корпусов с 44- и 48-выводными площадками.
Еще один тип безвыводных изделий – корпуса для пьезотехники, самые миниатюрные в номенклатуре АО "ЗПП". В настоящее время освоен ряд изделий габаритными размерами 7,0 Ч 5,0 мм, 5,0 Ч 3,2 мм и 3,0 Ч 3,0 мм. Разрабатываются корпуса габаритными размерами 3,8 Ч 3,8 мм. Из-за миниатюрности корпусов этой категории количество выводных площадок ограничено и на данный момент не превышает шести-десяти.
Среди безвыводных изделий следует отметить также корпуса для СВЧ-техники. Долгое время считалось, что применяемая на предприятии HTCC-керамика непригодна для использования в СВЧ-технике. Однако на практике оказалось, что корпуса производства АО "ЗПП" неплохо зарекомендовали себя на частотах до 10 ГГц, что открывает новые перспективы применения этих изделий.
Одно из направлений дальнейшей миниатюризации РЭА, повышения ее функциональной сложности, быстродействия и надежности при одновременном уменьшении стоимости и массогабаритных показателей – сборка активных и пассивных элементов в виде многокристальных модулей (МКМ). АО "ЗПП" ведет работы по созданию корпусов для МКМ в двух направлениях.
1. Корпуса для МКМ с возможностью применения сменных плат с топологией. На предприятии разработаны и изготавливаются три типономинала корпусов для МКМ на 64 вывода с монтажной площадкой 35,0 Ч 25,0 мм и платы с топологией для них.
2. Корпуса для МКМ с топологией в теле корпуса. Эти узкоспециализированные конструкции применимы для выполнения только одной конкретной задачи. В АО "ЗПП" изготовлены четыре типа таких корпусов с количеством выводов 64.
В заключение остается заметить, что темп разработки и освоения новых металлокерамических корпусов, многообразие типов разрабатываемых изделий и внедряемые в технологиях и методах конструирования инновационные решения должны в скором времени позволить АО "ЗПП" заменить импортные аналогичные изделия на отечественном рынке. ●
П
о мере ужесточения проектных норм, повышения степени интеграции и увеличения площади кристаллов все большее развитие в микроэлектронике получают многовыводные матричные корпуса. Их конструкция является оптимальной с точки зрения размещения микросхем на печатной плате, поскольку не требует дополнительного пространства для формованных выводов и позволяет расположить большее количество внешних выводов на керамической плате по сравнению с другими типами корпусов.[1]
АО "ЗПП" за последние два года достигло значительных успехов в этом направлении, разработав матричные корпуса с количеством выводов 484 (шаг 1,0 мм), 672 и 1752 (шаг 1,27 мм) (рис.1). При изготовлении корпусов этих типов были реализованы инновационные технологические приемы, обеспечившие требуемые параметры, в частности, использование керамических слоев толщиной 200 мкм, формирование керамической платы с количеством слоев до 30, создание большого количества межслоевых электрических переходов (до 27 тыс. на один корпус), нанесение токоведущих дорожек шириной от 100 мкм, расчет и трассировка по керамическим слоям проводников дифференциальных пар с волновым сопротивлением 100 Ом и др.
Следует заметить, что разработанные в АО "ЗПП" металлокерамические матричные корпуса относятся к типам BGA (шариковые выводы) и CCGA (столбиковые выводы) (рис.2), то есть устанавливаются на печатную плату по технологии поверхностного монтажа, что существенно упрощает дальнейшие технологические операции. Среди других важных преимуществ CCGA-корпусов необходимо отметить еще два:
• столбиковые выводы позволяют компенсировать механические напряжения, обусловленные различием температурных коэффициентов линейного расширения (ТКЛР) материалов корпуса и печатной платы;
• повышенная плотность монтажа на печатной плате может привести к локальным перегревам, поэтому большое число выводов с хорошей теплопроводностью обеспечивает более эффективный отвод тепла от корпуса, что зачастую избавляет от необходимости установки специальных теплоотводов.
Следующий шаг в развитии направления матричных металлокерамических корпусов в АО "ЗПП" – освоение технологии проектирования и изготовления корпусов с посадкой кристаллов по методу flip-chip (перевернутый кристалл). Благодаря применению этой технологии, обеспечивающей высокую плотность монтажа и очень короткие электрические связи, повышается производительность и уменьшается температура нагрева микросхем. В АО "ЗПП" планируется начать разрабатывать первый в России корпус с количеством выводов около 800. Посадочное место под кристалл в этих конструкциях представляет собой матрицу площадок 44 Ч 44 с шагом 300 мкм.
Другое приоритетное направление – освоение АО "ЗПП" новых типов миниатюрных безвыводных корпусов, рассчитанных на применение в различных областях.
Среди наиболее востребованных безвыводных корпусов следует выделить корпуса типа QFN (Quad Flat No-lead), выводы которых расположены по периметру платы под телом корпуса. В центре конструкции находится контактная площадка. Популярность корпуса QFN при использовании в технологии поверхностного монтажа обусловлена его компактностью.
За последний год в АО "ЗПП" освоена целая линейка корпусов этого типа, в частности QLCC24/24-2 (габаритные размеры 7,2 Ч 7,2 Ч 2,16 мм), QLCC40/40-1 (6,0 Ч 6,0 Ч 1,7 мм), QLCC64/64-1 (13,95 Ч 13,95 Ч 2,05 мм) (рис.3). Ведутся работы по изготовлению QFN-корпусов с 44- и 48-выводными площадками.
Еще один тип безвыводных изделий – корпуса для пьезотехники, самые миниатюрные в номенклатуре АО "ЗПП". В настоящее время освоен ряд изделий габаритными размерами 7,0 Ч 5,0 мм, 5,0 Ч 3,2 мм и 3,0 Ч 3,0 мм. Разрабатываются корпуса габаритными размерами 3,8 Ч 3,8 мм. Из-за миниатюрности корпусов этой категории количество выводных площадок ограничено и на данный момент не превышает шести-десяти.
Среди безвыводных изделий следует отметить также корпуса для СВЧ-техники. Долгое время считалось, что применяемая на предприятии HTCC-керамика непригодна для использования в СВЧ-технике. Однако на практике оказалось, что корпуса производства АО "ЗПП" неплохо зарекомендовали себя на частотах до 10 ГГц, что открывает новые перспективы применения этих изделий.
Одно из направлений дальнейшей миниатюризации РЭА, повышения ее функциональной сложности, быстродействия и надежности при одновременном уменьшении стоимости и массогабаритных показателей – сборка активных и пассивных элементов в виде многокристальных модулей (МКМ). АО "ЗПП" ведет работы по созданию корпусов для МКМ в двух направлениях.
1. Корпуса для МКМ с возможностью применения сменных плат с топологией. На предприятии разработаны и изготавливаются три типономинала корпусов для МКМ на 64 вывода с монтажной площадкой 35,0 Ч 25,0 мм и платы с топологией для них.
2. Корпуса для МКМ с топологией в теле корпуса. Эти узкоспециализированные конструкции применимы для выполнения только одной конкретной задачи. В АО "ЗПП" изготовлены четыре типа таких корпусов с количеством выводов 64.
В заключение остается заметить, что темп разработки и освоения новых металлокерамических корпусов, многообразие типов разрабатываемых изделий и внедряемые в технологиях и методах конструирования инновационные решения должны в скором времени позволить АО "ЗПП" заменить импортные аналогичные изделия на отечественном рынке. ●
Отзывы читателей
