4.8 Компоненты гис

4.8.1 Введение

Вследствие ограничений плёночных технологий, в конструкциях гибридных микросхем применяются навесные радиоэлементы (компоненты), изготавливаемые по собственной технической документации. Ограничения плёночной технологии на современном уровне её развития могут проявляться вследствие одного из следующих факторов:

• несовместимости с технологией изготовления компонент (полупроводниковые приборы и кристаллы);

• превосходства радиоэлементов, изготавливаемых по иным, в сравнении с плёночными, технологиям, по функциональным, конструктивным, стоимостным параметрам;

• разделения на части (отдельные платы) с последующим объединением их на общих (коммутационных платах) для достижения необходимой степени условия интеграции конструкций.

В состав компонент следует отнести:

• полупроводниковые приборы и кристаллы микросхем;

• моточные изделия при индуктивности обмоток более (10–20) мкГн;

• конденсаторы ёмкостью более (1000–2000) пФ;

• одиночные резисторы с сопротивлением существенно (десятки раз) отличным от сопротивления квадрата слоя материалов.

За пределы плат гибридных микросхем следует выносить:

• перестраиваемые резисторы, индуктивности и ёмкости;

• силовые полупроводниковые приборы и резисторы при рассеиваемой мощности более (0,2–0,5) Вт, если для отвода тепла недопустимо применение тепловых шин, радиаторов;

• конденсаторы ёмкостью более (1–2) мкФ при рабочих напряжениях более (6–10) В;

• переключатели с механическим управлением;

• трансформаторы и катушки с индуктивностью более 1020 мГн;

• резисторы с сопротивлением более (200–300) кОм.

Конструкции навесных элементов разнообразны, но исполнение компонентов должно удовлетворять требованиям:

• совместимости их конструкций с плоским монтажным пространством плат ГИМС;

• однозначного соответствия ориентации и базировке при монтаже;

• удобства и возможности автоматизации монтажа и электромонтажа.

4.8.2 Конструкции кристаллов

В конструкциях гибридных микросхем применяются три варианта исполнений полупроводниковых приборов кристаллов и плат:

• с гибкими выводами от кристаллов;

• конструкции с жесткими выводами в пределах проекции кристалла;

• конструкции с жесткими выводами, выступающими за пределы проекции кристалла.

На рисунках 4.22, а, б приведены варианты конструкций кристаллов с гибкими выводами.

Отличие изображённой на рисунке 4.22, б конструкции состоит в полном обволакивании кристалла защитным покрытием, тогда как в исполнении 4.22, а покрытие нанесено на кристалл со стороны присоединения гибких выводов. В качестве защитного покрытия преимущественно применяются компаунды на органической основе. Кроме защиты от механических повреждений и загрязнения поверхности кристалла, покрытие выполняет функцию теплоотводящей оболочки и дополнительной механической связки между кристаллом и гибкими проводниками его выводов. Вариант конструкции, изображённый на рисунке 4.22,а, потенциально соответствует более совершенному отводу тепла при установке кристалла на теплоотводящие шины, благодаря более высокой теплопроводности кремния в сравнении с компаундами и клеями. Размеры конструкции с полным обволакиванием (см. рис. 4.22, б) по высоте (Н) более чем в два раза превосходят высоту конструкции с односторонним покрытием, а по диаметру (D) приблизительно сравнимы с диагональю кристалла этого исполнения. Для идентификации порядка нумерации гибких выводов учитывается факт их ориентации вверх относительно монтажной поверхности кристалла (платы), несимметричное радиальное размещение выводов или явная маркировка одного из выводов для отсчёта номера последующих. Общепринятой является нумерация выводов счётом против движения часовой стрелки при наблюдении кристалла (платы) со стороны размещения элементов, если иные варианты не оговорены в технической документации.

Конструкции кристаллов с гибкими выводами применяются при планировании выпуска небольших партий ГИМС, так как монтажные и электромонтажные операции кристаллов выполняются исключительно вручную.

Кристаллы с гибкими выводами монтируются (см. рис. 4.23) на платах ГИМС с помощью клея. Электромонтаж выполняется пайкой или одним из способов термокомпрессионной сварки.

Для применения автоматизированного оборудования монтажа и электромонтажа кристаллы и платы, как компоненты, могут исполняться с открытыми к электромонтажу контактными площадками на кристаллах и платах. Электромонтаж таких компонент выполняется в процессах производства микросборок на коммутационных платах с оснащением производственных участков необходимым для этих целей оборудованием.

Компоненты с жёсткими выводами(см. рис. 4.24, рис. 4.25) позволяют применить при монтаже и электромонтаже автоматизированное и автоматическое оборудование.

На рисунке 4.24 изображены кристаллы с шариковыми (см. рис. 4.24,а) и столбиковыми (см. рис. 4.24, б) выводами. На рисунке 4.25 изображен кристалл с балочными выводами.

Ориентация кристаллов с жёсткими выводами при монтаже обеспечивается их упорчдоченым размещением на носителе монти-руемых кристаллов и программой управления монтажной головкой автоматических технологических установок. В автоматизи-рованных установках монтажа компонентов с жёсткими выводами ориентация и позиционирование монтажной головки выполня-ется оператором по ключевым указателям монтажной зоны кристалла на плате.

Монтаж и электромонтаж кристаллов с жёсткими выводами на платах совмещается, так как механическое соединение кристалла с платой обеспечивается сварным соединением выводов кристалла с контактными площадками платы. В кристаллах с балочными выводами, в отличие от кристаллов со столбиковыми и шариковыми выводами, обеспечивается открытый доступ к контролю качества соединений кристалла с платой.