|
| |
|
Главная Журналы терь, вышкой электрической прочностью для обеспечения качественной электрической изоляции элементов микросхемы как на постоянном токе, так и в широком диапазоне частот; - высоким коэффициентом теплопроводности для эффективной передачи тепла от тепловыделяющих элементов (резисторов, диодов, транзисторов) к корпусу микросхемы или блока (для микросборок) ; - высокой механической прочностью, обеспечивающей целостность подложки с нанесенными элементами как в процессе изготовления микросхемы (разделение на субподложки, термокомпрессия, пайка, установка подложки в корпус и т. д.), так и при ее эксплуатации в условиях терта блица 2.2.1 Рекомендуемые размеры плат мюциклирования, те(рмоуда-ров и механических воздействий; - высокой химической !Инертностью к осаждаемым материалам для оиижения арам.бнной .нестабильности параметров пленочных але-MicHTOB, обусловленной физико-химическими процессами иа трамицераз1Д.елапл.ен-1ка-подложка и проилкно-вением ионов из подложки в пленку; - стойкостью 1к воздействию высокой температуры 1в процессе наиеоения тонких пленок и термообработки паст .при формирова-пии стеклоэма1левых пленок; - стойкостью к воздействию ХИмяче<оких реактивов в -процессе подготовки поверхности П0ДЛ10ЖК1И перед лапесениам пленок, при элбктрох:им,ичеоких обработ-ках и химическом осаждении пленок; - способностью К хорошей механической обработке (полировке, резке). Материалы подложки и нанесенных на нее пленок должны иметь незначительно различающиеся температурные коэффициенты линейного расширения (ТКЛР) для обеспечения достаточно малых механических напряжений в пленках, вызывающих их отслаивание и растрескивание при охлаждении подложки после нанесения пленочных элементов. Кроме того, подложки тонкопленоч-
ных ИС должны обладать малым газовыделеиием для устранения* загрязнения атмосферы в камере напылительной установки. Структура материала подложки и состояние ее поверхности оказывают существенное влияние на структуру выращиваемых тонких пленок и характеристики пленочных элементов. Большая шероховатость поверхности подложки снижает надежность тонкопленочных резисторов и конденсаторов, так как микронеровности уменьшают толщину резистивных и диэлектрических пленок. При толщине пленок около 100 им допускается высота микронеровностей примерно 25 им. Следовательно, обработка поверхности подложки для тонкопленочных микросхем должна соответствовать. 14 классу чистоты. Толстые пленки имеют толщину 10-. ..50 мкм, :i03T0My подложку для толстопленочных ИС могут иметь микронеровности до 1 ... 2 мкм, что соответствует 8 ... 10 классам чистоты. Для обеспечения хорошей адгезии пасты к подложке высота микронеровностей должна быть 50 ... 200 им. Габаритные размеры подложек стандартизованы. Обычно на стандартной подложке групповым методом изготовляется несколько плат пленочных микросхем. Безотходное деление стандартной-подложки на 2, 3, 4, 6, 8, 12 и более частей дает нормализоваппый ряд типоразмеров плат. Рекомендуемые к применению типоразмеры плат да-ны в табл. 2.2.1. Размеры плат № 3-10 соответствуют посадочным местам стандартных корпусов. Платы с остальны.ми номерами применяются в микросборках. Толщина подложек составляет 0,35... 0,6 мм. Для изготовления подложек применяются бесщелочные стекла,, ситалл и керамика. Электрофизические характеристики ситалла удовлетворяют большинству требований, предъявляемых к материалам подложек, поэтому ситалл нашел наибольшее применение в производстве маломощных тонкопленочных ГИС. Основным недостатком ситалла является низкая теплопроводность. Керамические подложки используются при изготовлении микросхем повышенной мощности благодаря высокому коэффициенту теплопроводности. Наибольшей теплопроводностью обладает бе-рнллиевая керамика (99,57о ВеО), В производстве тонкопленочных ИС керамические подложки предварительно покрывают тонким слоем окиси тантала или бесщелочного стекла (стеклянная глазурь) для получения гладкой поверхности, В толстопленочных ИС в основном применяют высокоглиноземистые керамики 22ХС (96% AI2O3) и «Поликор», характеризующиеся высокой температурой размягчения, так как обжиг высокотемпературных пиро-эмалей, применяемых при формировании толстопленочных элементов, производится при температурах около 900° С. Основные ха-рпктерпстпки материалов подложек представлены в табл. 2.2.2. § 2.3. Пленочный монтаж В гибридных ИС с помощью пленочных ко.ммутационных проводников осуществляется электрическое соединение пленочных. от и СЗ S в. S <м га <м S га о. га с ч ю га Н « «• о о. «О cd о. \о о 1» +1о +1о- . о <N о <N Ю Оо - о> +1о- си я Ol о •ч< со" о" о" 00 со" § к» га о и - а II В-ч=- i S + §ё II о S3- ,=f <и -• к о. га« га s II So S& 05 и элементов и навесных компонентов в соответствии с принципиальной электрической схемой. Контактные площадки, представляющие собой расширенные области коммутационных проводников, используют для обеспечения электрического контакта с выводами навесных компонентов и корпуса. Коммутационные проводники и контактные площадки должны обеспечивать качественное и надежное электрическое соединение элементов микросхемы. Электрофизические свойства коммутационных проводников и контактных площадок в значительной степени определяются свойствами применяемых материалов, к которым предъявляется ряд требований: низкое уделыное сопротивление; хорошая адгезия к подложке; высокая антикоррозийная стойкость; обеспечение низкого и воспроизводимого переходного сопротивления контакта; возможность пайки или сварки выводов навесных компонентов и проволочных перемычек, используемых для электрического соединения контактных площадок платы с выводами корпуса; совместимость технологии нанесения пленочных коммутационных проводников и контактных площадок с технологией изготовления других элементов микросхем. В тонкопленочных конструкциях большинству вышеуказанных требований удовлетворяет алюминий. Присоединение внешних выводов к алюминиевой пленке осуществляется в основном сваркой. При применении алюминия трудно получить достаточно толстые коммутационные проводники tlO мкм), так как толстые алюминиевые пленки характеризуются недостаточной адгезией к подложке. Наиболее широко используются многокомпонентные слоистые системы. Так, в трехкомпоиентной системе первый слой обеспечивает хорошую адгезию к подложке, второй - хорошую проводимость, третий - антикоррозийную защиту и возможность пайки пли сварки. В многокомпонентных системах материалы слоев подбираются так, чтобы не образовывались интерметаллпческие соединения на границах раздела соседних слоев, так как это повышает переходное сопротивление контактов и снижает его стабильность. Для исключения интерметаллических соединений применяют промежуточные барьерные слои. Так, в системе золото - металл хорошие результаты дает барьерный слой из платины. Хорошую адгезию обеспечивают такие материалы, как хром, нихром, титан, молибден. Для защиты от внешних воздействий и обеспечения хорошего качества пайки используют покрытия из никеля и золота. Свойства рекомендуемых к применению многокОхМ-лонентных систем приведены в табл. 2.3.1. В толстопленочных микросхемах для формирования коммутационных проводников и контактных площадок применяют проводниковые пасты ПП-1 ... ПП-4. Основные характеристики толстопленочных проводников, изготовляемых из вышеуказанных паст, приведены в табл. 2.3.2. Размеры коммутационных проводников и контактных площадок выбираются такими, чтобы обеспечить малое сопротивление Таблица 2,3.2 Таблица 2.3.1 Параметры многокомпонентных систем коммутационных проводников и контактных площадок
(на высоких частотах малые индуктивности и паразитные емкости), заданную плотность тока и конструктивно-технологические ограничения, которые приводятся в соответствующих отраслевых стандартах. Сопротивления и индуктивности проводников рассчитывают по формулам (1.1.2) 1и (1.1.17) соответственно. В БГИС и МСБ применяют многослойные коммутационные платы с несколькими слоями коммутационных проводников. К коммутационным платам предъявляют следующие требования: высокая плотность монтажа; качественная межслойная изоляция; малое и постоянное во времени переходное сопротивление контактов в областях контактирования проводников разных слоев; малые сопротивления проводников и паразитные емкости; высокая механическая прочность; эффективный перенос тепла от элементов, компонентов и кристаллов к теплоотводящим поверхностям; низкая стоимость. Вышеуказанные требования удовлетворяются свойствами применяемых материалов, конструкцией и технологией изготовления. Так, например, материалы изолирующих слоев
должны обладать достаточно низкой диэлектрической проницаемостью, высокой электрической прочностью и высоким сопротивлением изоляции. Применяется три разновидности многослойных коммутационных плат: платы с многослойным тонкопленочным, толстопленочным или комбинированным монтажом; многослойные керамические подложки; платы с пленкой - носителем пленочных коммутационных проводников. Два варианта построения коммутационных плат с многослойным пленочным монтажом показаны на рис. 2.3.1. Для
 /Л М Уа Рис. 2.3.1. Варианты построения коммутационных плат с многослойным пленочным монтажом с изоляцией в областях пересечений проводников (а) и со сплошны.м слоем изоляции и окнами в областях контакта проводников различных слоев (б); / - область изолированного пересечения проводников; 2 - об.часть контакта проводников уменьшения паразитной емкости в областях пересечения проводников применяют материал с малой диэлектрической проницаемостью и увеличивают толщину изолирующего слоя. Однако с ростом толщины изолирующего слоя увеличивается высота ступенек >и затрудняется получение однородного металлического покрытия в областях ступенек. Многослойные толстопленочные структуры получают последовательным нанесением и вжиганием проводящих и изолирующих слоев. Материалы изолирующих и проводящих слоев должны быть согласованы с ТКЛР подложки. Изолирующие слои необходимо изготовлять беспористыми для устранения коротких замыканий металлизации. Технология изготовления плат с двухслойной 0 1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||