12.6. Монтаж кристаллов на плате
Потребности в уменьшении массы и габаритов конструкций электронной аппаратуры обусловили интерес к методам непосредственного монтажа кристаллов микросхем на плату (DCА — Direct Chip Attach): это «кристалл на плате» - СОВ (Chip-on-Board) или многокристальные модули (МСМ - Multi-Chip-Module).
При оценке возможности использования этих методов необходимо вновь принимать во внимание разные температурные коэффициенты расширения кристаллов из кремния и монтажной подложки. Кроме прямого решения этой проблемы - выбора соответствующего материала подложки, используется и другой путь: заливка эпоксидной смолой пазухи, разделяющей кристалл и плату. Подобный прием позволяет выровнять деформации кристалла и подложки и за счет этого существенно улучшить надежность таких сборок.
При непосредственной установке кристаллов на монтажные подложки не всегда есть возможность предварительно убедиться в их правильной работе до их монтажа на подложку. К настоящему времени существует несколько технологий для решения этой проблемы. В зарубежной терминологии она имеет название - «заведомо исправный кристалл». Один из путей ее решения - использование микрокорпусов, размеры которых лишь ненамного превышают размеры кристалла. Но это позволяет выполнить функцию защиты от внешней среды и перераспределить выводы кристалла на матрицу выводов микрокорпуса. В свою очередь, применение микрокорпусов позволяет юстировать микросхему до установки ее на монтажную подложку. На микросхемах с программируемой логикой (ПЛИС) создается возможность программировать их пережиганием перемычек в соответствии с требованиями. Типовой пример микрокорпусов -CSP-корпус (CSP - Chip-Scale Packaging). Поскольку для некоторых CSP-корпусов размер матричных выводов составляет 0,5 мм и менее, требуется использование специальных технологий производства печатных плат, позволяющих обеспечить разводку сигнальных цепей в узких пространствах между элементами монтажного поля.
С момента возникновения идеи «скрестить» гибридную и SMD-технологии основные усилия специалистов были направлены на снижение себестоимости изделий при сохранении преимуществ гибридной технологии. В результате проведенных работ оказалось, что печатная плата может быть использована в качестве носителя для кристаллов. Для перехода на монтаж кристаллов на печатную плату потребовалась доработка технологии ее производства. На рис. 12.9 показана типичная конструкция прибора, при изготовлении которого применен СОВ монтаж.
Рис. 12.9. Конструкция прибора с применением СОВ монтажа: 1 - плата; 2 - адгезив; 3 - проволока (Al, Au); 4 - кристалл; 5 - заливочный компаунд; 6 - контактная площадка на кристалле; 7 - контактная площадка на плате
СОВ используется при создании 100 % видеокамер, карманных калькуляторов, телефонных и смарт-карт. Более сложные применения, это головка лазерного принтера с массивом из 5000 кристаллов светодиодов и соответствующего количества кристаллов драйверов, 32-битный компьютер HP 9000, в составе которого 22 кристалла СБИС и модем на одной плате.