深圳芯片解密研究所系国内IC解密行业的鼻祖,是目前可解型号最多、价格最合理的专业单片机解密、芯片解密、IC解密权威机构。
当前位置:首页>芯片解密须知 >> 多芯片模块(MCM)技术详解(上)

多芯片模块(MCM)技术详解(上)

  “将多块末封装的集成电路芯片高密度安装在同一基板上构成一个完整的部件”的新思路,即现在人们普遍称之的多芯片模块,简称MCM是(Multi Chip Module的缩写)。随着MCM的兴起,使封装的概念发生了本质的变化,在80年代以前,所有的封装都是面向器件的,而MCM可以说是面向部件的或者说是面向系统或整机的。MCM技术集先进印刷线路板技术、先进混合集成电路技术、先进表面安装技术、半导体集成电路技术于一体,是典型的垂直集成技术,对半导体器件来说,它是典型的柔性封装技术,是一种电路的集成。MCM的出现使电子系统实现小型化、模块化、低功耗、高可靠性提供了更有效的技术保障。
  1.MCM的种类
  国外对MCM的分类提出了多种形式,但目前普遍认为有如下一些种类:
  MCM-L h4CM-L(Multi Chip Module-Laminate)是采用多层印刷电路板制成的MCM。
  MCM-l的制造工艺较为成熟,生产成本较低,因芯片的安装方式和基板的结构有限,高密度布线困难,因此,电性能较差,主要用于30MHz以下的产品,线宽在70-200μm,通孔直径在300-500μm。
  MCM-C MCM-C (Multi chip Module-Ceramic)是采用厚膜技术和高密度多层布线技术在陶瓷基板上制成的MCM。
  MCM-C无论结构或制造工艺都与先进HIC极为相似,主要用于30-50MHz的高可靠产品,线宽在100-300μm,通孔直径在10-300μm。
  MCM-D MCM-D(Multi Chip Module-Deposited Thin Film)是采用薄膜技术将金属材料淀积到陶瓷或硅、铝基板上,光刻出信号线、电源线地线、并依次做成多层基板(多达几十层)。主要用在500MHz以上的高性能产品中,线宽和间距可做到10-25mm μm,孔径在1050μm,因而,具有组装密度高,信号通道短,寄生效应小,噪声低等优点,可明显地改善系统的高频性能。
  MCM-D按照所使用的基板材料又分为MCM-D/C(陶瓷基板薄膜多层布线的MCM),MCM-D/M(金属基板薄膜多层布线的MCM),MCM-D/Si (硅基板薄膜多层布线的MCM)。
  2.MCM的特点
  ·MCM的主要特点有:
  ·MCM是将多块未封装的IC芯片高密度地安装在同一基板上构成的部件,省去了IC的封装材料和工艺,节省了原料,减少了制造工艺,极大地缩小了体积,与单芯片封装相比重量减轻10倍,体积减小了80-90%。
  ·MCM是高密度组装产品,其互连线长度极大缩短,与封装好的SMD相比,减小了外引线寄生效应对电路高频,高速性能的影响,芯片间的延迟减小了75%。
  ·MCM能将数字电器,模拟电路,功能器件,光电器件等合理地制作在同一部件内,构成多功能高性能子系统或系统。
  ·MCM技术多选用陶瓷材料作为纽装基板,因此,与SMT用PCB基板相比,热匹配性能和耐冷热冲击力要强得多,团而使产品的可靠性获得了极大的提高。
  3.MCM与HIC的异同
  MCM是将多块木封装的IC芯片密度地安装在向一高密度多层布线基板上构成的部件。一般而言,MCM与HIC并无本质差别,它基本上是混合集成技术的延伸产。无论HIC还是MCM,所有基板的面积都是一定的,共结构都是组件化产品。然而,MCM并不就是HIC,MCM与HIC称在着一定的隧别,其区别主要在于:HIC企各种基板上安装的的主体是无源元件,半导体器件所占的比例非常小,作为HIC用的半导体器件可以是裸芯片也可以是经过封装后的器件,在通常情况下,制成部件的电路较为简单。而MCM在各种高密度多层基板上安装的主体是半导体器件,确切地讲是末封装半导体器件芯片,制成部件的电路一般都较为复杂,由此可知,MCM技术是混合集成技术的延伸,是HIC技术与WSI技术的综合,也是PCB技术与IC裸芯片封装技术的综合,是混合集成技术的高级产品。
  4.MCM的应用
  MCM的应用范围很广,包括了从价格低廉的“低档”消费电子产品用于军事、航天和医疗等领域的高性能的“高档”电子产品。表1列出了全球各种MCM产品制造的情况。图2从不同技术和不同市场对象的角度列出了MCM的一些应用场合。
  5.MCM的发展趋势
  MCM期的发展主要体现在如下几个万面:
  a.利川心磁耦合进行互连的微波MCM正下利用毫米波频率的波长及CaAs芯片和Al2O3衬底的微小尺寸,用l/4λ传输线(几个毫米)的电磁场耦合来取代焊接。这就为微波封装和互连提出一种新概念。
  b.用异质微波集成电路工艺制作低损耗微波心路异质片微波集成电路是一项低成本可批量生产的表面安装微波电路技术。更确切地说,它是以Si和玻璃两种材料组合为一体做基板来制作射频、微波等电路的一种方法。出于Si具有很高的热导率,它能有效地散发掉器件和IC产生的热,所以异质片微波集成电路能达到很高的功率。玻璃具有很好的绝缘性能,其损耗小、介电常数低,可批量制造螺旋心感、叉指电容及各种电阻。
  c.朝着非数字电路扩展的埋置芯片型MCM
  美国GE和Texas Instrumcnt的埋芯片型MCM是为空间应用的高性能数宁电路而研制的高密度互连工艺。它是把未封装的芯片镶嵌在基板的腔体中,其上再进行多层聚酰亚胺/铜薄膜布线。它省略了常规的引线键合、TAB焊料凸点,也无需芯片粘结,而且聚酰亚胺/互连结构具有很好的电性能,所以埋置型MCM可达到极高的速度,而且还具有很大的电流承载能力,并具有高可靠和高热耗散能力。埋置芯片MCM固有的高能特性在非数字电子学领域得到广泛的应用,如模拟/数字混合电路、功率变换和调节电路、微波T/R模块和光电模块。该工艺能把高频器件与其它元件屏蔽开,并完全避免了I/0焊点有关的不连续性,所以它能令人满意地用于混合电路,如128x128,400MHz GaAs交叉开关;500W效率为85%的DC/DC变换器:14bit音频/数字调制解调电路和54路12bit仪器用A/D变换器模块。
  d.卫星微波通信系统的玻璃瓷MCM
  微波到毫米波频率范围的电路上要用于国防和公用通信,其价格昂贵,体格庞大。最近研制了一种用于微波频率的新型高密度多层玻璃瓷基板,它能大大减小卫星通信系统用T/R模块的尺寸,并能同时女装VCD、混频器、滤波器和功率放大器。采用这种技术制作的新型微波模块,其体积只有目前模块尺寸的5-10%。山于微波电路届于模拟电路,其波长较短很容易受到电路尺寸粉度,又电路中用了电子迁移率的GaAs芯片,所以欲实现微波电路的大规模集成尚有许多出难,即使采用MMIC也很难实现Li51。到目前为止还没有有效的方法把数宁LSI引入到微波频率范围。采用玻璃瓷做衬底的新型封装结构能有效地解决微波到毫米波频率存在的问题。此外,该基板的本身具有很高的屏蔽特性,这就能在短期内设计和生产出任何一种微波频率的电路。
  多芯片模块的问世为电路设计者实现更高密度、更高频率提供了良好方法。最初的多芯片模块主要用于航天及计算机领域(约占70%),现在正朝着标准化、商品化方面发展。
  MCM的主要工艺技术
  1.组装基板的制造技术
  电路基板的表面布有底,包括互连信号电路,电源及接地电路的金属线条,以及各种形式的垂直互连基板,同时也起着支撑所有芯片的作用。所有基板都是低介电常数的电介质,它们可以是有机的聚合物或无机的陶瓷。
  在MCM- L基板材料主要有环氧玻璃薄膜层,聚酰亚胺和氰酸盐脂。基板制作采用一般的PCB工艺,不同之处就在于MCM-L需要刻蚀宽度为7511m以下的导体线条,采用激光钻孔或剥离技术钻出直径为150μm的通孔,薄层的厚度控制在1500μm以内。
  在MCM-C中,采用南温共烧结陶瓷工艺,生片带是由氧化铅粉浆,少量玻璃及各种有机成分组成,导体采用耐容金属MOMnMo W等,用网印工艺在生片上印制导体图形,随后进行加温、加压、叠片、对准、层压形成生片组件,放入1600℃左右的温度下烧结。也可用低温共烧结陶瓷工艺,介质带的烧结温度降至8500C左右,这样就订使用低熔点Pd、Ag、Cu等金属材料,目前普遍采用陶瓷玻璃和结晶陶瓷介质材料。
  在MCM-D中,采用IC工艺制作高密度薄膜互连,基板材料主要有氧化铝,氧化玻,玻璃,石英、蓝宝石等,制作工艺与IC工艺兼容性好,如用溅射,蒸发、湿法或干法刻蚀米来获得精细的互连,其通孔为10-20μm。
  尽管,多年以来,一直广泛使用的一些微电路的基板起到了机械支撑和电绝缘的作用,但现在在多芯片模块、高密度互连基板和三维封装中,对基板的电学和热学性能的要求变得越来越高了。在高密度封装中,紧密排列的超大规模集成电路(VLSIC)芯片使单。位面积产生的热量更多,如果不将热量从IC上散去,系统的可靠性就会下降。有些IC的功率耗散超过30W/cm2,因此,去除热量,保持适合的工作温度是保证芯片和电路长期可靠的关键。此外,现在在高速电路中,基板在控制和匹配IC阻抗方面起着积极的作用。
  2.通孔技术
  多层布线基板制造技术的核心是高密度互连技术,而密度互连的关键是通孔的制造,各个导体层之间的信号传输线通孔和散热孔的形成是MCM技术的基本特征之一。布线结构不同,互连通孔的形成便不尽相同,如叠加式、阶梯式、螺旋式、交错式、埋入式、偏移式、一端封闭式等。
  通孔制造技术的关键因素是:
  ★通孔的纵横比。
  ★通孔壁的剖面形状。
  ★ 制造上具的柔性。
  目前,常用的通孔制造技术主要有以下几种:
  ★湿法腐蚀(RIE)
  ★反应离子腐蚀(RIE)。
  ★激光打孔
 

[来源:http://www.shandong-china.com/ [作者:admin [日期:11-08-02] [热度:]

评论

IC解密服务热线
热门解密芯片型号
常见芯片解密系列(欲查询更所可解密型号,请直接致电IC芯片解密事业部客服人员)
  • ACTEL芯片解密
  • ALRERA芯片解密
  • AMD系列IC解密
  • ATMEL单片机解密
  • CYPRESS单片机解密
  • DALLAS单片机破解
  • EMC系列IC解密
  • Feeling系列IC破解
  • HITACHI系列IC解密
  • HOLTEK单片机解密
  • INTEL系列芯片解密
  • LATTICE单片机破解
  • MICROCHIP系列解密
  • MOTOROLA单片机解密
  • WINBOND单片机破解
  • ZILOG芯片解密
  • PHILIPS单片机解密
  • PORTEK系列IC破解
  • Quicklogic FPGA解密
  • SAMSUNG芯片破解
  • Silicon单片机解密
  • SST单片机解密
  • ST系列IC解密
  • STC芯片破解
关于我们 | 服务流程 可解IC库 | 解密案例 | IC解密技术 | 解密优惠 | 行业新闻 | 联系我们 | 最高法院:反向工程法律声明
Copyright © 深圳芯片解密研究所