Экспериментальные исследования и анализ результатов работ по передовым технологиям корпусирования и производства 3D микросистем

Объект разработки: передовые технологии корпусирования и производства 3D микросистем. Цель работы: провести экспериментальные исследования и анализ результатов работ по передовым технологиям корпусирования кристаллов на уровне пластины, производства высокоинтегрированных интерпозеров и создания 3D микросистем с торцевой коммутацией, обеспечивающих минимальные массогабаритные параметры, высокие показатели функциональности, целостности сигналов, быстродействия и надежности с применением доступных в Российской Федерации материалов и оборудования микроэлектроники. По результатам третьего этапа работы Научно-исследовательской лаборатории «Передовые технологии корпусирования и производства 3D микросистем» (НИЛ ТКПМ) проведены сборка и исследование гибридной фоточувствительной схемы для охлаждаемых приборов ночного видения, проведены разработка конструкции, сборка и исследование макета корпуса многовыводной микросхемы (на основе тестового кристалла) по технологии внутреннего монтажа кристаллов на уровне пластины с теплоотводящими элементами, проведены экспериментальные исследования процессов формирования интерметаллидов и надёжности проволочных микросварных соединений, экспериментальные исследования технологического процесса заполнения пространства между кристаллом и коммутационной платой высокотекучим компаундом, разработана методика формирования термически связующего материала на обратной стороне кристалла процессора для последующего соединения с теплораспределителем. Значимым результатами деятельности НИЛ ТКПМ с начала 2024 года по отчетную дату являются: 1) Разработана методика формирования термически связующего материала на обратной стороне кристалла процессора для последующего соединения с теплораспределителем. 2) В ходе исследования интерметаллических фаз обнаружено, какие фазы оказывают наибольшее влияние для систем Al-Au и Al-Сu. Максимальные механические напряжения возникали в интерметаллическом слое по краям области шарикового контакта и в области соединения шарика с проволокой. Рассчитано, что рост интерметаллических фаз в медной проволоке медленнее, чем в золотой. 3) Исследование, разработка и изготовление макетных образцов по технологии корпусирования внутреннего монтажа кристаллов на уровне пластины с теплоотводящими элементами. 4) Исследование, разработка и изготовление макета полупроводникового кристалла и пластины с формированием слоев Zn/Ni/Au на алюминиевых контактных площадках. 5) Рассмотрены основные подходы и операции, выполняемые для проведения анализа целостности сигналов для высокоскоростных цепей 3D микросистемы вычислительного устройства на примерах двух САПР; HyperLynx Si/Pi/Thermal и HyperLynx Advanced Solvers. В рамках этапа 3 за 2024 год по тематике НИЛ ТКПМ подготовлено 18 публикаций в различных научных журналах: «Известия высших учебных заведений. Электроника», «Наноиндустрия», «Russian Microelectronics», «Вестник МГТУ им. Баумана», «Прикладная физика», а также получены патенты «Способ изготовления трехмерной микросборки» и «Способ изготовления многослойной жестко-эластичной печатной платы», сотрудниками НИЛ ТКПМ принято участие во всероссийском форуме «Микроэлектроника 2024» и конференциях «25th International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM)», «Conference of Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElCon)». Поданы 3 заявки на изобретения. 2 заявки прошли экспертизу по существу – выданы патенты № 2830562 и № 2830530. Заявка № 2024119086 проходит экспертизу по существу. Сотрудниками НИЛ ТКПМ организована и 19 декабря 2024 года на территории комплекса МИЭТ проведена конференция «Технология микросистем, корпусирования и сборки ЭКБ». Сотрудниками НИЛ ТКПМ подготовлен курс переподготовки «Комплексное проектирование сенсоров и микросистем в корпусе», продолжительностью 270 часов.