MÜNCHEN (rs) - Die Hersteller von Großrechenanlagen kommen um das Micropackaging nicht herum. Dabei werden vier bis 36 Chips auf einer Keramik- oder Epoxyd-Unterlage aufgebracht. Der Vorteil der höheren Packungsdichte liegt beispielsweise in kürzeren Signallaufzeiten. Bei der Verdrahtung läßt sich außerdem eine Einsparung von rund 98 Prozent gegenüber den herkömmlichen Packungstechniken erzielen. (Vergleiche die Tabelle). Aus der folgenden IBM-lnformation wird die neue Technik deutlich.
Ein Grundelement des neuen Packagekonzepts ist das Keramiksubstrat, das es in 17- und in 23-Schicht-Versionen gibt. Diese Substrate erfüllen heute schon Aufgaben wie Schaltkarten In früheren Packungstechniken. In einem typischen Substrat sind den Schichten folgende Aufgaben zugeordnet:
þSignal- Umverteilungsschichten:
Die oberen sechs Schichten haben die Aufgabe einer Umverteilung der Signalleitungen von dem 0,25-Chip-Lötpunktraster an der Oberfläche des Substrates zu internen 0,5-Millimeter-Verdrahtungsnetzen. Die an der Oberfläche zugängliche Verdrahtung ermöglicht technische Änderungen am Substrat und dessen Prüfung. Durch die Unterbrechung eines inneren Leitungsnetzes und dessen Ersatz durch Verdrahtung an der Oberfläche entstehen rasche Schaltungsänderungen.
þX-Y-Verdrahtungsschichten: Die mittleren Schichten enthalten die Verdrahtung, die früher auf der Schaltungskarte war und die Verbindung der Chips auf der Oberseite des Substrats untereinander herstellt. Jeder Substrattyp wird entsprechend den jeweiligen Schaltkreisfunktionen entworfen. Referenzspannungsschichten, die zwischen die Schaltkreisschichten eingeschoben sind, dienen der Beeinflussung der Impendanz. Die metallisierten Durchgangslöcher zwischen den Schichten innerhalb des Substrats bilden eine dritte Dimension der Schaltung.
þStromversorgungsschichten: Die fünf untersten Schichten verteilen Spannungen und Signale von den Abschlußstiften des Moduls zu den Substratschichten und bewirken die Weiterleitung der Signale aus den X-Y-Verdrahtungsschichten zur nächsten Packungsebene der Schaltkarte, auf die der Modul montiert ist.
Herstellungsphasen
Der Fertigungsprozeß besteht aus folgenden Vorgängen:
Gießen
Die Modulfertigung beginnt mit der Herstellung einer Aufschlämmung von Aluminiumoxid und Silikatglaspulver mit verschiedenen Binde- und Lösungsmitteln. Um eine hohe Qualität zu erzielen, werden ihre Bestandteile einer umfassenden Reihe von chemischen Analysen unterzogen. Eine Stranggießmaschine verwandelt die Aufschlämmung in Stränge von "grüner" (nicht gesinterter) Keramik, die in einer Dicke von 0,2 oder 0,28 Millimeter hergestellt wird. Die Strange keramischer Rohsubstanz werden dann in quadratische Plättchen von 185 Millimeter Kantenlänge zerschnitten und enthalten mit hoher Präzision gestanzte Positionierungslöcher.
Stanzen
Eine Vielfachstanzmaschine stanzt - durch eine IBM Rechner Serie /1 gesteuert- bis zu 29 000 Durchgangslöcher in jedes quadratische Plättchen. Das Lochmuster hängt von dem individuellen Leitermuster ab, das in den nachfolgenden Vorgängen auf dem Plättchen aufgebracht wird. Die Löcher werden benutzt, um innerhalb des fertigen Substrats die Verbindungen zwischen den einzelnen Schichten herzustellen.
Siebdruck
Eine Siebdruckmaschine preßt Molybdänpaste durch eine auf dem "grünen" Plättchen aufliegende Metallmaske. Dadurch werden die Leiterbahnen auf dem Plättchen erzeugt und gleichzeitig werden die Durchgangslöcher in dem Plättchen mit der Paste gefüllt. Zur Prüfung tastet nun ein Laser-Scanner- gesteuert durch ein IBM System /370-135 - jedes Plättchen ab, wobei Mustererkennungsmethoden zur Erzeugung der Daten angewandt werden, die dann mit den für das jeweilige Plättchen gespeicherten Daten verglichen werden. Dieser Vorgang nimmt nur sechs Sekunden je Plättchen in Anspruch.
Laminieren, Sintern und Beschichten
Die einzelnen Lagen zur Bildung des 17- beziehungsweise 23-lagigen Substrates werden dann unter einem Druck von bis zu 25 bar laminiert. Jedes Laminat wird dann in Substratstücke zerschnitten, die durch Sintern zu kompakten Einheiten werden. Zur Vorbereitung der sich anschließenden Vorgänge erhalten die Substrate dann eine Nickel- und Goldbeschichtung.
Weitere Vorgange
Ein IBM System /370-155 steuert ein elektronisches Prüfgerät, das Tausende von Verbindungen auf "Unterbrechung" oder "Kurzschluß" prüft. Darauf werden Stifte an die Unterseite und Chips auf die Oberseite des Substrats angelötet.
Dann erfolgt die abschließende elektrische Prüfung. Schließlich wird eine beschichtete Kappe auf des Substrat aufgesetzt, das nun eine völlig dichte Einheit darstellt.