[go: up one dir, main page]

EA041850B1 - METHOD FOR MANUFACTURING MICROASSEMBLY OF UNPACKAGED ELECTRONIC COMPONENTS ON FLEXIBLE ORGANIC SUBSTRATES - Google Patents

METHOD FOR MANUFACTURING MICROASSEMBLY OF UNPACKAGED ELECTRONIC COMPONENTS ON FLEXIBLE ORGANIC SUBSTRATES Download PDF

Info

Publication number
EA041850B1
EA041850B1 EA202100242 EA041850B1 EA 041850 B1 EA041850 B1 EA 041850B1 EA 202100242 EA202100242 EA 202100242 EA 041850 B1 EA041850 B1 EA 041850B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
electronic components
substrate
switching
microassembly
component
Prior art date
Application number
EA202100242
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Викторович Лучинин
Олег Сергеевич Бохов
Виктор Андреевич Старцев
Иван Владимирович Мандрик
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ "ЛЭТИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ "ЛЭТИ")
Publication of EA041850B1 publication Critical patent/EA041850B1/en

Links

Description

Предлагаемое техническое решение относится микросборке, в частности к технологии монтажа бескорпусной электронной компонентной базы на гибкие подложки.The proposed technical solution relates to microassembly, in particular, to the technology of mounting a frameless electronic component base on flexible substrates.

Известен способ монтажа электронных компонентов с шариковыми выводами, представленный в патенте РФ RU 2331993 C2, в котором монтаж осуществляется методом перевёрнутого кристалла, включающий установку компонента на монтажную поверхность подложки и расплавление шариков припоя. Однако известный способ обладает существенными недостатками:There is a known method of mounting electronic components with ball leads, presented in the patent of the Russian Federation RU 2331993 C2, in which the mounting is carried out by the flip-chip method, including installing the component on the mounting surface of the substrate and melting the solder balls. However, the known method has significant disadvantages:

способ не пригоден для монтажа на низкотемпературные органические подложки, в том числе полиэтиленнафталат (ПЭН), так как базовым процессом является высокотемпературная термообработка для создания паяных соединений компонента с токоведущими слоями;the method is not suitable for installation on low-temperature organic substrates, including polyethylene naphthalate (PEN), since the basic process is high-temperature heat treatment to create solder joints of a component with current-carrying layers;

способ приводит к увеличению толщины изделия на протяжённость слоя расплавленных шариковых выводов и припоя;the method leads to an increase in the thickness of the product by the length of the layer of melted ball leads and solder;

способ требует высокоточного совмещения электронного компонента с многослойной коммутацией в процессе монтажа для достижения требуемого электрического контакта.the method requires high-precision alignment of the multilayer-switched electronic component during mounting to achieve the required electrical contact.

Также известен способ изготовления микроэлектронного узла на пластичном основании (патент РФ RU 2597210 С1), согласно которому многокристальный модуль изготавливается методом заливки бескорпусных электронных компонентов кремнийорганическим полимером для образования планарной структуры в виде кристаллов бескорпусных электронных компонентов, интегрированных в подложку, для последующей их коммутации. Недостатком данного способа также является необходимость высокотемпературной обработки кремнийорганического полимера на этапе задубливания (до 250°С), что существенно ограничивает спектр совместимых материалов, повышает жёсткость всей конструкции и предъявляет высокие требования к технологии обеспечения плоскостности поверхности полимера при его нанесении и после термической обработки с учётом дальнейшего использования в качестве базиса для реализации металлической токоразводки.Also known is a method for manufacturing a microelectronic assembly on a plastic base (RF patent RU 2597210 C1), according to which a multi-chip module is manufactured by pouring unpackaged electronic components with an organosilicon polymer to form a planar structure in the form of crystals of unpackaged electronic components integrated into the substrate for their subsequent switching. The disadvantage of this method is also the need for high-temperature treatment of the organosilicon polymer at the stage of hardening (up to 250°C), which significantly limits the range of compatible materials, increases the rigidity of the entire structure and places high demands on the technology for ensuring the flatness of the polymer surface during its application and after heat treatment, taking into account further use as a basis for the implementation of metal current wiring.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ встраивания компонента в основание и формирования электрического контакта с компонентом, описанный в патенте РФ RU 2297736 C2, который является способом изготовления микросборки бескорпусных электронных компонентов на гибких органических подложках, включающим создание многослойной коммутации и формирование электрического контакта между многослойной коммутацией и выводами электронных компонентов. В предложенном способе в подложке фактически формируется микрорельеф в виде полостей, в которые размещаются компоненты, а затем свободный объём полости заполняется смолой для фиксации бескорпусных компонентов внутри подложки. После чего на поверхности полученной псевдопланарной структуры наносится коммутация.The closest technical solution (prototype) is a method of embedding a component into a base and forming an electrical contact with the component, described in RF patent RU 2297736 C2, which is a method for manufacturing a microassembly of unpackaged electronic components on flexible organic substrates, including the creation of a multilayer switching and the formation of an electrical contact between multilayer switching and pins of electronic components. In the proposed method, a microrelief is actually formed in the substrate in the form of cavities into which components are placed, and then the free volume of the cavity is filled with resin to fix unpackaged components inside the substrate. After that, switching is applied to the surface of the resulting pseudoplanar structure.

Недостатком данного способа является необходимость реализации операции формирования полостей в подложке и обеспечения плоскостности поверхности при заполнении полученных полостей смолой. Кроме того гетерогенность получаемой таким образом подложки снижает механическую прочность изделия в целом, в том числе в отношении гибкости, а также ограничивает возможность использования ультратонких подложек для создания изделия, так как фиксация бескорпусного электронного компонента в подложке производится за счёт сцепления его торца с заполнителем (смолой), а также заполнителя с подложкой по границе сформированной полости.The disadvantage of this method is the need to implement the operation of forming cavities in the substrate and ensuring the flatness of the surface when filling the resulting cavities with resin. In addition, the heterogeneity of the substrate obtained in this way reduces the mechanical strength of the product as a whole, including in terms of flexibility, and also limits the possibility of using ultrathin substrates to create a product, since the fixation of a packageless electronic component in the substrate is carried out due to the adhesion of its end face to the filler (resin ), as well as a filler with a substrate along the boundary of the formed cavity.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа, позволяющего изготавливать сверхтонкие гибридные сборки на основе утонённых кристаллов бескорпусных электронных компонентов на гибких органических подложках для обеспечения возможности их дальнейшей конформной интеграции в функциональные изделия.The objective of the claimed invention is to create a method that makes it possible to manufacture ultra-thin hybrid assemblies based on thinned crystals of packaged electronic components on flexible organic substrates to enable their further conformal integration into functional products.

Технический результат, полученный при решении указанной задачи, заключается в упрощении технологии изготовления микросборки бескорпусных компонентов на гибкие подложки, при этом обеспечивается достижение гибкости получаемого изделия и уменьшение его толщины.The technical result obtained in solving this problem consists in simplifying the manufacturing technology of microassembly of unpackaged components on flexible substrates, while achieving flexibility of the resulting product and reducing its thickness.

Указанный технический результат достигается за счёт того, что в способе изготовления микросборки бескорпусных электронных компонентов на гибких органических подложках, включающем создание многослойной коммутации и формирование электрических контактов между многослойной коммутацией и выводами электронных компонентов, электронный компонент размещается на поверхности подложки с последующей псевдопланаризацией поверхности путём последовательного каплеструйного нанесения по периметру компонента слоев диэлектрического материала, а формирование электрического контакта выводов электронного компонента с многослойной коммутацией осуществляется одновременно с созданием нижнего слоя коммутации после псевдопланаризации поверхности подложки.The specified technical result is achieved due to the fact that in the method for manufacturing a microassembly of packageless electronic components on flexible organic substrates, including the creation of a multilayer switching and the formation of electrical contacts between the multilayer switching and the terminals of electronic components, the electronic component is placed on the surface of the substrate, followed by pseudo-planarization of the surface by sequential drop-jet deposition of layers of dielectric material around the perimeter of the component, and the formation of an electrical contact of the terminals of the electronic component with multilayer switching is carried out simultaneously with the creation of the lower switching layer after pseudo-planarization of the substrate surface.

Данный способ основывается на использовании технологии каплеструйной печати для формирования многослойной коммутации на гибких подложках с размещёнными на них кристаллами электронных компонентов, предварительно утонёнными до толщины менее 100 мкм. При этом формирование коммутации и электрическое присоединение компонента выполняется одновременно в едином цикле процесса каплеструйной печати. Выбор материала подложки несущественен для процесса, он может проводиться как с жёстким основанием (например, текстолит FR4), так и с использованием сверхтонкой гибкой органической подложкой (например, ПЭН плёнка толщиной 30 мкм). Возможность применения органических полимеров в качестве материала подложки обеспечивается тем, что в предложенном способе приThis method is based on the use of inkjet printing technology for the formation of multilayer switching on flexible substrates with electronic component crystals placed on them, pre-thinned to a thickness of less than 100 microns. In this case, the formation of switching and electrical connection of the component is performed simultaneously in a single cycle of the inkjet printing process. The choice of substrate material is not essential for the process; it can be carried out both with a rigid base (for example, FR4 textolite) and using an ultra-thin flexible organic substrate (for example, PEN film 30 microns thick). The possibility of using organic polymers as a substrate material is ensured by the fact that in the proposed method, with

- 1 041850 меняются только низкотемпературные процессы (до 150°С).- 1 041850 only low-temperature processes (up to 150°C) change.

После размещения и фиксации электронного компонента на подложке для обеспечения последующего доступа к выводам электронного компонента и его конформного механического закрепления на подложке производится псевдопланаризация поверхности путём выравнивания перепада высот на границе компонента и подложки. Для этого каплеструйным методом наносятся слои диэлектрического материала вокруг компонента с постепенным увеличением периметра зоны печати, при этом за счёт перекрытия с предыдущим слоем происходит постепенное сглаживание ступеньки на границе компонента и подложки. Все выравнивающие слои диэлектрика наносятся с отверждением ультрафиолетовым излучением после каждого прохода печати для достижения максимальной толщины слоя, а последний слой наносится с засветкой после окончания печати. При этом сглаживается рельеф поверхности за счёт увеличенного времени растекания чернил и образуется однородная гладкая поверхность, требуемая для формирования многослойной коммутации.After placing and fixing the electronic component on the substrate, in order to provide subsequent access to the terminals of the electronic component and its conformal mechanical fastening on the substrate, the surface is pseudoplanarized by leveling the height difference at the interface between the component and the substrate. To do this, layers of dielectric material are applied around the component by the inkjet method with a gradual increase in the perimeter of the printing zone, while due to the overlap with the previous layer, the step at the border of the component and the substrate is gradually smoothed out. All dielectric leveling layers are applied with UV curing after each print pass to achieve maximum layer thickness, and the final layer is applied with backlight after printing is complete. In this case, the surface relief is smoothed due to the increased ink spreading time and a uniform smooth surface is formed, which is required for the formation of multilayer switching.

Полученная псевдопланарная поверхность пригодна для печати нижнего слоя коммутации, причём наносимый слой также обеспечивают электрическое присоединение выводов электронного компонента к коммутации. Использование токопроводящих чернил с температурой спекания менее 150°С обеспечивает возможность реализации процесса на сверхтонких органических подложках, поскольку их отжиг не приводит к повреждению подложки.The resulting pseudoplanar surface is suitable for printing the lower switching layer, and the applied layer also provides electrical connection of the electronic component leads to the switching. The use of conductive ink with a sintering temperature of less than 150°C makes it possible to implement the process on ultrathin organic substrates, since their annealing does not damage the substrate.

Далее в рамках унифицированной технологии каплеструйной печати возможно дальнейшее последовательное наращивание количества токопроводящих и диэлектрических слоев для создания многослойной коммутации. При этом в диэлектрических слоях оставляются окна, области в которых материал не наносится, обеспечивающие электрический контакт между коммутационными слоями. На полученную вышеуказанным способом многослойную коммутацию возможен монтаж базовых компонентов схемы.Further, within the framework of the unified technology of inkjet printing, it is possible to further sequentially increase the number of conductive and dielectric layers to create multilayer switching. In this case, windows are left in the dielectric layers, areas in which the material is not applied, providing electrical contact between the connecting layers. It is possible to mount the basic components of the circuit on the multilayer switching obtained by the above method.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется фиг. 1 (А, Б, В, Г, Д, Е) - последовательность технологических операций способа изготовления микросборки бескорпусных электронных компонентов на гибких органических подложках.The present invention is illustrated in Fig. 1 (A, B, C, D, E, E) - the sequence of technological operations of the method for manufacturing a microassembly of unpackaged electronic components on flexible organic substrates.

Микросборка (фиг. 1) содержит:Microassembly (Fig. 1) contains:

- органическая полимерная подложка,- organic polymer substrate,

- слой адгезива,- adhesive layer

- бескорпусной электронный компонент,- unpackaged electronic component,

- выводы электронного компонента,- terminals of the electronic component,

- псевдопланаризутощая диэлектрическая структура,- pseudo-planar thinning dielectric structure,

- нижний слой многослойной коммутации,- lower layer of multilayer switching,

- слой диэлектрика (межслойная изоляция многослойной коммутации),- dielectric layer (interlayer insulation of multilayer switching),

- второй слой многослойной коммутации.- the second layer of multilayer switching.

Пример реализации технологического процесса приведён на фиг. 1 и отображает весь технологический процесс согласно изобретению. Далее процесс, изображённый на фиг. 1, рассматривается поэтапно.An example of the implementation of the technological process is shown in Fig. 1 and depicts the entire technological process according to the invention. Further, the process depicted in Fig. 1 is considered step by step.

На этапе А (фиг. 1A) на исходную органическую подложку 1, например из ПЭН, в области предполагаемого монтажа бескорпусных электронных компонентов любым из известных доступных способов локально наносят адгезив 2.At stage A (Fig. 1A), adhesive 2 is locally applied to the original organic substrate 1, for example, from PEN, in the area of the intended installation of packageless electronic components using any of the known available methods.

Размещение и фиксация бескорпусного электронного компонента 3 производится на этапе Б (фиг. 1Б). Утонённый кристалл компонента устанавливается на адгезив на подложку выводами 4 вверх, после чего производится задубливание адгезива 2.The placement and fixation of the unpackaged electronic component 3 is performed at stage B (Fig. 1B). The thinned crystal of the component is installed on the adhesive on the substrate with pins 4 up, after which the adhesive 2 is hardened.

На этапе В (фиг. 1В) производится псевдопланаризация поверхности путём локального нанесения каплеструйным методом по периметру вокруг компонента совокупности диэлектрических слоев 5 с последовательным уменьшением их количества по мере увеличения расстояния от торца компонента. После каждого прохода, чтобы уменьшить растекание и обеспечить набор высоты все слои, кроме последнего, отверждаются. Последний слой задубливается по завершении процесса печати для получения гладкой псевдопланарной поверхности.At stage B (Fig. 1B), pseudoplanarization of the surface is performed by local application by the drop-jet method around the perimeter around the component of a set of dielectric layers 5 with a gradual decrease in their number as the distance from the end of the component increases. After each pass, to reduce flow and allow climbing, all but the last layer is cured. The last layer is tanned at the end of the printing process to obtain a smooth pseudo-planar surface.

Далее (фиг. 1Г) производится каплеструйная печать нижнего слоя многослойной коммутации 6, причём одновременно с формированием коммутации в процессе печати токопроводящими чернилами реализуется контакт коммутации с электрическими выводами компонента.Further (Fig. 1D) the ink jet printing of the lower layer of the multilayer switching 6 is performed, and simultaneously with the formation of the switching in the process of printing with conductive ink, the contact of the switching with the electrical leads of the component is realized.

После чего осуществляется последовательное нанесение диэлектрических 7 (фиг. 1Д) и токопроводящих 8 (фиг. 1E) слоев, образующих многослойную коммутационную структуру. Для обеспечения контакта между слоями коммутации, в процессе печати диэлектрических слоев создаются окна, осуществляющие связь между уровнями коммутации.After that, sequential deposition of dielectric 7 (Fig. 1D) and conductive 8 (Fig. 1E) layers is carried out, forming a multilayer switching structure. To ensure contact between switching layers, in the process of printing dielectric layers, windows are created that carry out communication between switching levels.

В результате изготовлена ультратонкая микросборка на основе утонённых кристаллов бескорпусных электронных компонентов на гибкой органической подложке, обладающая гибкостью в пределах гибкости электронного компонента.As a result, an ultra-thin microassembly was made based on thinned crystals of unpackaged electronic components on a flexible organic substrate, which has flexibility within the limits of the flexibility of the electronic component.

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Способ изготовления микросборки бескорпусных электронных компонентов на гибких органических подложках, включающий создание многослойной коммутации и формирование электрических контактов между многослойной коммутацией и выводами электронных компонентов, отличающийся тем, что электронный компонент размещается на поверхности подложки с последующей псевдопланаризацией поверхности путём последовательного каплеструйного нанесения по периметру компонента слоев диэлектрического материала, а формирование электрического контакта выводов электронного компонента с многослойной коммутацией осуществляется одновременно с созданием нижнего слоя коммутации после псевдопланаризации поверхности подложки.A method for manufacturing a microassembly of unpackaged electronic components on flexible organic substrates, including the creation of a multilayer switching and the formation of electrical contacts between the multilayer switching and the terminals of electronic components, characterized in that the electronic component is placed on the surface of the substrate with subsequent pseudo-planarization of the surface by successive drop-jet deposition of dielectric layers around the component perimeter material, and the formation of the electrical contact of the terminals of the electronic component with multilayer switching is carried out simultaneously with the creation of the lower switching layer after pseudo-planarization of the substrate surface.
EA202100242 2020-10-26 2021-10-13 METHOD FOR MANUFACTURING MICROASSEMBLY OF UNPACKAGED ELECTRONIC COMPONENTS ON FLEXIBLE ORGANIC SUBSTRATES EA041850B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020135134 2020-10-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA041850B1 true EA041850B1 (en) 2022-12-08

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4737208A (en) Method of fabricating multilayer structures with nonplanar surfaces
US11978700B2 (en) Power semiconductor module arrangement
US7229293B2 (en) Connecting structure of circuit board and method for manufacturing the same
JP6542616B2 (en) Method of manufacturing component built-in wiring board, component built-in wiring board and tape for fixing electronic component
US8789271B2 (en) Method for integrating an electronic component into a printed circuit board
US6838750B2 (en) Interconnect circuitry, multichip module, and methods of manufacturing thereof
US8399977B2 (en) Resin-sealed package and method of producing the same
EP1814373A1 (en) Multilayer printed wiring board and its manufacturing method
CN110517991B (en) Metal ceramic module and manufacturing method thereof, circuit board module and manufacturing method thereof
US20220238481A1 (en) Chip assembling on adhesion layer or dielectric layer, extending beyond chip, on substrate
TW201034536A (en) Method for manufacturing wiring board with built-in component
US20180310417A1 (en) Circuit board structure and method for forming the same
CN1674280A (en) Stacked electronic part
KR20170121157A (en) Electronic component, method for manufacturing same, and device for manufacturing same
CN100444358C (en) Insulated power semiconductor module with reduced partial discharge and manufacturing method
KR101525158B1 (en) Printed circuit board assembly and manufacturing method thereof
TW202226392A (en) Substrate structure and manufacturing method thereof, electronic device
RU2752013C1 (en) Method for manufacture of microassembly of frameless electronic components on flexible organic substrates
EA041850B1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING MICROASSEMBLY OF UNPACKAGED ELECTRONIC COMPONENTS ON FLEXIBLE ORGANIC SUBSTRATES
CN1217576A (en) Circuit board planarization method and method of manufacturing semiconductor device
CN108807319B (en) Method for manufacturing electronic component package
CN105393649B (en) Method for manufacturing printed circuit board component
US6602739B1 (en) Method for making multichip module substrates by encapsulating electrical conductors and filling gaps
US9831147B2 (en) Packaged semiconductor device with internal electrical connections to outer contacts
DE102004032605A1 (en) Semiconductor component with a semiconductor chip and electrical connection elements to a conductor structure