微波集成电路学习资料5：微波多芯片组件MCM

➢ 淀积多芯片组件(MCM -D)
在Si、陶瓷或金属基板上采用薄膜工艺形 成高密度互连布线而构成的多芯片组件。采用 真空蒸发、溅射、电镀等成膜工艺，涂覆聚酰 亚胺PI（ εr =3.4）或苯并环丁烯BCB（ εr =2.7 ）介质，采用光刻、反应离子刻蚀等技术制作 电路图形。与上述两类MCM 相比，MCM-D 的 成本最高，但是它的布线线宽和线间距最小， 具有更高的布线密度、封装效率以及更好的传 输特性，适用于要求组装密度高、体积小的高 频高性能系统。
LTCC技术
LTCC技术
国内外发展现状
国内外发展现状
在943基片上利用激光转移金属带线 的SEM图片
转移后的银 金属
943 基板 表面
介质材料属性
工艺标准和规范
九所生产线工艺能力： •加工生瓷带尺寸：8”×8” •线条和线间距(厚膜工艺)：100μm •线条和线间距(Fodel工艺)：50μm （仅限于Dupont951， 943材料体系个别层） •可加工的通孔直径：100μm （最小，机械冲孔） •可加工的通孔直径：50μm （最小，激光方式） •可叠片层数:30 层(0.1mm/层), 60 层(0.05mm/层) •叠片误差:±7μ(8"*8“) •印刷误差:±7μ(8"*8“) •基板平整度:≤5μ/cm
5.2 MCM 工艺流程（LTCC）
泥浆
瓷带铸造
切料 冲孔 填孔 丝网印刷
冲孔
• 商用的冲孔机 • 所用的冲通常由碳化钨制成 • 激光打孔
填孔
• 通常利用 钢板 和丝网印刷机 或者磨具实现. •需要可视化系统，用于自动对 准各层介质材料.
校对和层积
• 校对的关键是准确的夹具. “Stack and Tack” 仪器可以用于 很薄的磁带
• 最常用的叠层条件是 高温
• 典型条件：3000 psi (21 MPa) 70 oC - 80oC
Isostatic laminator
烧结和共烧
• 有机物烧结温度 ：200 oC – 500 oC， 共烧温度: 850 oC – 900 oC
•对于不同的设计和结构， 烧结和共烧条件需要优化
•Green Tape™ 建议烧结和共烧条件：
第五章 微波多芯片组件MCM
目录
5.1 概述 5.2 LTCC工艺流程 5.3 EDA 5.4 MCM关键技术 5.5 LTCC设计举例
What？ Why？ How？
5.1 Leabharlann Baidu述
• What? 多芯片组件,英文缩写MCM( Multi-Chip Module)将多块半导
体裸芯片组装在一块布线基板上的一种封装技术。
Why？
(1)MCM是将多块未封装的IC芯片高密度安装在同一基板上构成的部 件，省去了IC的封装材料和工艺约了原材料，减少了制造工艺， 缩小了整机／组件封装尺寸和重量。
(2)MCM是高密度组装产品，芯片占基板面积至少20％以上，互连线 长度极大缩短，封装延迟时间缩小，易于实现组件高速化。
(3)MCM的多层布线基板导体层数应不少于4层，能把模拟电路、数 字电路、功率器件、光电器件、微波器件及各类片式化元器件合 理而有效地组装在封装体内，形成单一半导体集成电路不可能完 成的多功能部件、子系统或系统。使线路之间的串扰噪声减少， 阻抗易控，电路性能提高。
➢ 陶瓷多芯片组件(MCM -C)
采用高密度多层厚膜布线和高密度多层布线陶瓷基板制成 的多芯片组件。制作工艺主要是采用丝网印刷成膜工艺，高温 共烧陶瓷（HTCC）工艺（烧结温度>1500°C）和低温共烧陶 瓷（LTCC）工艺（烧结温度850°C~900°C）。传统的高温共 烧Al2O3/Wu-Mo 金属化多层基板，一是因为Al2O3 本身的介电 常数较高（9∼10），导致较严重的传输延迟；二是由于烧结温 度很高，需采用高熔点的金属如Wu、Mo 等，而Wu/Mo 等高熔 点金属的电阻率较大，损耗较大，会对电路性能产生不利影响 。所以，现在MCM-C 大多采用低温共烧陶瓷工艺，用Ag-Pd， Au-Pd-Cu 等低电阻率材料作导体布线，从而使电路性能大大提 高。MCM-C 成本适中，具有较高的布线层数、布线密度、封装 效率和优良的可靠性、电性能与热性能。
(4)MCM避免了单块IC封装的热阻、引线及焊接等一系列问题，使产 品的可靠性获得极大提高。
• How?
工艺
EDA
MCM应用
➢ 早期在军事应用，后来在汽车电子、计算机和电子信息领 域，未来的应用范围将更广阔。
➢ 典型应用： MCM-L/D在笔记本电脑中的应用:Fujitus公司将其用于C PU制造，使得在尺寸和重量上减少25%。 美国先进技术研究计划局（DARPA）将100MHz下的数 字多芯片组件尺寸和重量减少到1/10和1/100，可靠性提 高10倍，系统成本降到1/2~1/10。 美国航天飞机计算机处理系统，使得原来是机箱的组件 变成了一块插件，系统运算从5亿次提高到80亿次。
5.1 概述
毫米波前端
PA
MCM分类
根据所用多层布线基板的类型不同，MCM可分为: MCM-L，M CM-C，MCM-D ➢ 叠层多芯片组件(MCM –L)
在使用传统PCB 工艺和材料制造的高密度叠层基板上，组 装有裸芯片的组件，是在多层印刷电路板（PCB）技术和板上 芯片（COB）技术的基础上发展起来的。与PCB 技术的根本区 别在于，MCM-L 是将裸芯片直接组装在叠层基板上，而且叠 层板的布线密度远远高于传统的PCB 基板。其特点是成本低、 工艺基础好、工艺灵活性高。MCM-L 产品主要应用于频率低 于300MHz 的低性能电子系统，如计算机、通信、工业，消费 类电子产品以及需要低成本和中小功率耗散的其它应用领域。
1000 800 600 400 200
0 123 456 Time
Temperature
Green Tape™ 主要组成 铝颗粒 (green) 玻璃颗粒 (red) 高分子粘合剂 (blue).
Green Tape™ 封装密度非常高, 利用 粘合剂填充空隙.
粘合剂在共烧的过程中被烧掉
Alumina Glass particles particles