微波多芯片组件MCM.ppt

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1、第五章微波多芯片组件MCM目录What？Why？How？5.1概述5.2LTCC工艺流程5.3EDA5.4MCM关键技术5.5LTCC设计举例5.1概述What?多芯片组件,英文缩写MCM(Multi-ChipModule)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。毫米波前端PA5.1概述MCM分类根据所用多层布线基板的类型不同，MCM可分为:叠层多芯片组件(MCM–L),是使用通常的玻璃环氧树脂多层印刷基板的组件。布线密度不怎么高，成本较低。陶瓷多芯片组件(MCM-C),是用厚膜技术形成多层布线，以陶瓷(

2、氧化铝或玻璃陶瓷)作为基板的组件，与使用多层陶瓷基板的厚膜混合IC类似。MCM-C又分为高温共烧陶瓷(HTCC)和低温共烧陶瓷(LTCC)两大类，目前微波MCM主要以LTCC工艺最为广泛。淀积多芯片组件(MCM-D),是用薄膜技术形成多层布线，以陶瓷(氧化铝或氮化铝)或Si、Al作为基板的组件。布线密度在三种组件中是最高的，但成本也高。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

3、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。(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EDAMCM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，

4、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CPU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。5.2MCM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

5、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.“StackandTack”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：3000psi(21MPa)70oC-80oCIsostaticlaminator烧结和共烧有机物烧结温度：200oC–500oC，共烧温度:850oC–900oC对于不同的设计和结构，烧结和共烧条件需要优化GreenTape™建议烧结和共烧条件：02004006008001000123456TimeTemperatureGreenTape™主要

6、组成铝颗粒(green)玻璃颗粒(red)高分子粘合剂(blue).GreenTape™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AluminaparticlesGlassparticles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

7、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/cm5.3EDAAnsoftLTCCDesignKit——AnsoftLTCCV2LTCCAnsoft仿真设计实例带通滤波器的设计技术指标：多层基板；通带频率：L波段相对带宽：40%;插入损耗<3dB;22Designer-电路图的设计滤波器电路原理图滤波器电路仿真结果23Designer-LTCC原理图设计LTCC滤波器原理图2

8、4Designer-拓扑结构的导出物理拓扑图滤波器三维结构25导入Hfss验证在Designer主菜单layout项选择exporttoHFSS,出现exporttoHFSS对话框，显示VBScriptScript脚本文件。在存储位置双击文件类型为VBScriptScriptFile图标，AnsoftHfss自动生成相应的LTCC