I svåra miljöer håller keramik fortfarande ställningarna som bärarmaterial.

När Saab Combitech Electronics AB nyligen fick en stor beställning av flerchipsmoduler till Haldex en tillverkare av komponenter till fordonsindustrin blev valet att använda en bärare av keramik.

Keramik är en god värmeledare med temperaturutvidgning som ligger i närheten av kisel. Materialet klarar en tuff omgivning, i det här fallet undersidan av en bil.

- Än så länge är inte mönsterkortsmaterial tillförlitligt nog i svåra miljöer. Och kisel är för dyrt i just det här fallet, säger Peter Haglund, ansvarig för utveckling av byggsättsteknik på Combitech Electronics.

Företaget tillverkar flerchipsmoduler på alla de tre huvudtyperna av bärare: keramik (MCM-C), mönsterkortslaminat (MCM-L) och på kisel, även kallat tunnfilmsbärare (MCM-D).



Elektronik för svåra miljöer


Inriktningen på multichipmoduler och elektronik för svåra miljöer gör att Combitech Electronics skapat sig en egen nisch bland landets kontraktstillverkare.

Företaget har 145 anställda och omsätter i år cirka 150 miljoner kronor. Omkring 60 procent av tillverkningen går till kunder utanför Saabkoncernen. Bland dem finns medicinteknikföretaget Siemens-Elema och Wabco som tillverkar bromssystem för tåg.

En volymprodukt är mikrovågsbrickan Premid för identifieringssystem. Combitech Traffic Systems AB använder tullbrickan, medan schweiziska Baumer Ident är beställare av industribrickan.

Combitech Electronics satsar nu 50 miljoner kronor på en tillbyggnad av lokalerna. Bland annat behövs ett nytt stort renrum.

- Ordern till Haldex är den utlösande faktorn, säger företagets VD Jan Carlson.



Europasamarbete


Företaget har mycket medvetet byggt upp byggsättskunnadet genom att var med i olika samarbetsprojekt.

- Det finns flera fördelar med att var med i projekt där flera företag och forskningsinstitutioner deltar. Viktigast är nog att man bygger upp ett kontaktnät, säger Peter Haglund.

Flerchipsmodulen på kiselbärare har exempelvis utvecklats inom det europeiska halvledarprogrammet Jessi, delvis med Nutekfinansiering. Tekniken används i en datormodul med en 486-processor.

Idag leder Combitech projektet "BGA-teknik för användning i fordon och andra svåra miljöer". Andra deltagare är Berifors, Scania, Volvo, Saab Automobile, Mikroelektronikkonsult samt instituten för verkstadsteknisk forskning och metallforskning.

Pepite och Ibcar är två Europaprojekt som har avslutats. Pepite har utvecklat en rad nya processer och material för flerchipsmoduler. Combitech har bland annat byggt en kapsel med basplatta av aluminiumkiselkarbid.

Materialet är en så kallad metallmatriskomposit, MMC, med mycket god värmeledningsförmåga.

Komponenterna monteras på keramiskt substrat som antingen limmas på eller gjuts in i MMC-plattan. Tekniken är tänkt att användas i moduler som utvecklar hög effekt.

Esprit-projektet Ibcar har utvecklat en process för begravda kapacitanser och resistanser i lågtemperaturkeramik.



Ännu inte flipchip


Combitech Electronics trådbondar sina flerchipsmoduler. Än har man inte börjat med flipchip, alltså halvledarkretsar som ansluts med lödkulor istället för bondtrådar.

- Vi studerar tekniken. Men infrastrukturen för flipchip saknas till stora delar. Det blir effektivast om halvledarföretagen för-ser kretsarna med lödkulor redan vid tillverkningen, säger Peter Haglund.

Mats Udikas



Svensk BGA-kapsel rymmer flera kretsar
Combitech Electronics har utvecklat en egen BGA-kapsel inom ett Nutekprojekt. Det är en så kallad BGA-MCM (Ball grid array-Multi chip module).

Som substrat används vanligt mönsterkortsmaterial i glasfiberepoxi FR4. Halvledarna bondas, passiva komponenter limmas med ledande lim. Ett lock av

FR-4 monteras på. Anslutningarna utgörs av lödkulor i tennbly med en smältpunkt på 183 °C.

På bilden visas fram- och baksida av en tesmodul med ett chips och flera teststrukturer. Den översta kapseln på bilden är en modul med sex halvledarkretsar och 144 anslutningar på en 30 x 30 mm stor yta.

Packningstätheten är 32 procent, räknat som aktiv kretsyta i förhållande till substratytan. Substratet är ett sexlagers FR4 med med ledarbredd på 0,125 mm och viahål på 0,3 mm. En av kretsarna i kapseln är signalprocessorn 320C50 från Texas Instruments.



Flerchipsmodul styr momentöverföringen
Flerchipsmodulen som Combitech skall tillverka åt Haldex i Landskrona byggs på ett 30 ¥ 70 mm stort substrat av

keramik med ledarmönster i tjockfilm. Modulen innehåller ett 30-tal passiva och ett 10-tal aktiva komponenter.

Modulen monteras inuti differentialbromsen som är avsedd att användas i personbilar med fyrhjulsdrift.

Differentialbromsen svarar för momentöverföringen mellan bilens fram- och bakaxel. Uppfinnaren av systemet är svensk. Som styrkrets i elektronikmodulen används Siemens 16-bitars inbyggnadsprocessor SAB-C167, med gränssnitt för Can.

Flerchipsmodulen får information om hastighet, motormoment, varvtal med mera via bilens Can-buss. Styralgoritmen i processorn kan med denna information beräkna hur differentialbromsen skall ställas in i varje ögonblick. Regleringen sker med hjälp av en ventil.

Combitech kommer att tillverka 25 000 flerchipsmoduler per år. Tillverkningen startar 1998. Vem eller vilka biltillverkare som köpt systemet uppges inte.