РПЗ (Тонкоплёночные микрокоммутационные платы на основании из нитрида алюминия)
Описание файла
Файл "РПЗ" внутри архива находится в папке "Тонкоплёночные микрокоммутационные платы на основании из нитрида алюминия". PDF-файл из архива "Тонкоплёночные микрокоммутационные платы на основании из нитрида алюминия", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "электронные технологии (мт-11)" из 7 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "элионные технологии или тио" в общих файлах.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФМосковскийордена Ленина, ордена Октябрьской Революциии ордена Трудового Красного ЗнамениГосударственный ТехническийУниверситетимени Н. Э. БауманаФАКУЛЬТЕТ: Машиностроительные ТехнологииКАФЕДРА: “Электронные технологии” МТ11Расчетно-пояснительная запискапо курсовому проекту«Тонкоплёночные микрокоммутационные платына основании из нитрида алюминия»Выполнил студент группы МТ11-71Рубцов М. А.Руководитель курсового проектаБоброва Ю. С.Москва2014Рефератк курсовому проектуТехнология изготовления микрокоммутационных платс тонкопленочными резистивными элементамиЗаписка 41 стр., 37 рисунков, 8 таблиц.Ключевые слова:МИКРОКОММУТАЦИОННАЯ ПЛАТА, ГИБРИДНАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА,РАСЧЕТ РЕЗИСТРОВ, МАГНЕТРОН, ЭЛЕКТРОННЫЙ ЛУЧ, РАВНОМЕРНОСТЬОСАЖДЕНИЯ, ЛИТОГРАФИЯ, TFI-ТЕХНОЛОГИЯ, ТРАВЛЕНИЕ, SI-CARL ПРОЦЕССГрафические работы в объеме 5 листов выполнены на ПК с помощью программыCorelDRAW X6, Paint, Adobe PDF, Adobe Photoshop CS2, Microsoft Office Excel 2010,Autodesk Inventor Professional 2012 и Kompas V13.
Записка выполнена с использованиемсреды Microsoft Office Word 2010 и Mathcad Portable 15.0.Целью проекта является разработка технологии изготовления микрокоммутационнойплаты с тонкопленочными резистивными элементами и анализ способов получениярезистивных пленок и создания резистивных элементов.Разработана топология микрокоммутационной платы, проведен анализ применяемыхдля её создания материалов, выполнен расчет резистивных элементов.Проанализированы методы нанесения тонкопленочного покрытия. Проведен расчетравномерности толщины покрытия при использовании точечного и дискового источников.Создана математическая модель зависимости толщины покрытия при нанесениимагнетронным методом от энергии распыления и расхода газа.Рассчитан боковой подтрав медных проводников при химическом травлении.Проведен подбор оборудования для заданного выпуска изделий.1ОглавлениеВведение ......................................................................................................................................................
31Технологический анализ изделия ................................................................................................... 41.1 Разработка топологии микрокоммутационной платы ........................................................ 41.2 Выбор материала платы ........................................................................................................
42Технологический процесс создания микрокоммутационной платы ............................................. 152.1 Подготовка пластины ..........................................................................................................
152.2 Нанесение изоляционного слоя SiO2 .................................................................................. 152.3 Нанесение и отжиг резистивного слоя ............................................................................... 152.4 Формирование резистивных элементов ............................................................................. 152.5 Напыление медного слоя.....................................................................................................
152.6 Формирование контактных площадок и медных проводников ....................................... 152.7 Нанесение толстого изоляционного слоя SiO2 .................................................................. 152.8 Плазмо-химическое травление изоляционного слоя SiO2................................................
152.9 Нанесение адгезионного слоя и вакуумное напыление медной плёнки ......................... 1532.10Формирование второго слоя металлизации .................................................................. 162.11Осаждение защитного изоляционного слоя SiO2 ......................................................... 162.12Иммерсионное осаждение золота на подслой хим.
никеля ......................................... 16Методы нанесения тонких плёнок .................................................................................................... 163.1 Характеристики методов распыления ................................................................................ 163.2 Магнетронное напыление ................................................................................................... 203.3 Электронно-лучевой метод напыления..............................................................................
213.4 Двухслойные фоторезистные системы .............................................................................. 224Моделирование и оптимизация технологических операций ......................................................... 254.1 Полный факторный эксперимент ....................................................................................... 254.2 Проведение математического моделирования технологического процесса ..................
264.3 Фотолитографический метод .............................................................................................. 314.4 Математическое обеспечение построения модели бокового подтрава .......................... 324.5 Выбор режима отжига ......................................................................................................... 374.6 Расчёт профиля распределения интенсивности ................................................................
385Подбор оборудования........................................................................................................................ 38Выводы...................................................................................................................................................... 42Список литературы ................................................................................................................................
432ВведениеКоммутационная плата микросборки представляет собой миниатюрный аналогмногослойной печатной платы. На поверхности коммутационных плат монтируютсякомпоненты микросборки - бескорпусные интегральные микросхемы (кристаллы),микроплаты с группой интегральных тонкопленочных резисторов (согласующих входы ивыходыИМС),одиночныеобъемныеминиатюрныеконденсаторы(вкачестверазвязывающих элементов). Высокая плотность монтажа требует и высокого разрешениякоммутационного рисунка.
В отличие от печатных плат его получают путем осаждениятонких пленок в вакууме с последующей фотолитографией, или с использованиемтолстопленочной технологии. Коммутационные проводники должны находиться нанижних уровнях платы, а на поверхность должны выходить только монтажные площадкидля сварки или пайки выводов (перемычек) компонентов.[1]Микрокоммутационная плата является основанием гибридной интегральной схемы, накоторое монтируются активные элементы. Она называется гибридной из-за применениядвух технологий: планарной и навесной. Эти схемы находят применения в ситуациях,когда необходим небольшой размер или вес электронного компонента.
Применяются вавиа-иаэрокосмическоммашиностроении.Такжеиспользуютсявслучаесверхвысокочастотных диапазоном и сложных термических условиях, благодаря чемунаходят применения в оборонной промышленности.[2]31 Технологический анализ изделия1.2 Разработка топологии микрокоммутационной платы.Рисунок 1 – Топологическая схема1.2 Выбор материалов платы.Основание платы должно выполнять три ключевых функции:Механическая поддержка сборки устройствОснова для металлизации и пленочных резисторовСреда для отвода тепла от устройствПомимо этих основных (механической, электрической и тепловой) функции основаниедолжно удовлетворять многим другим эксплуатационным требованиям, среди которых:Высокое электрическое сопротивление изоляции - чтобы избежать тока утечкимежду близко расположенными проводниками. Необходимы удельное объемное4сопротивление, больше 10l4 Ом/см и поверхностное сопротивления больше 109 Ом.В быстродействующих, высокочастотных платах также важны: диэлектрическаяпостоянная, коэффициент рассеяния и тангенс угла потерь.Низкая пористость и высокая чистота - чтобы избежать проникновения влаги изагрязнений, пробоя и проникновения металла.Высокая теплопроводность - чтобы отвести тепло.Низкийтепловойкоэффициентрасширения–максимальноблизкийккоэффициентам расширения других используемых материалов для минимизациинапряжения и предотвращения разрушения.Основные технологические требования:Высокаятермостойкостьнеобходимадляотсутствияразрушенияилигазовыделения при высокотемпературной обработке.
Критические операции:изолирование в конвейерной печи (295-375OC), эвтектическая пайка кристаллов(380OC) и отжиг тонкопленочных структур (850-10000C).Малая шероховатость – для получения стабильных высокоточных тонкопленочныхрезисторов и очень тонких проводников и зазоровВысоко химическое сопротивление - чтобы противостоять обработке химиката,(кислотами, используемыми в травлении)Дляустановленияполнойкартинынеобходимопровестианализвсехиспользуемых материалов.Таблица 1 – Характеристики материалов подложки. [1]ХарактеристикиУдельнаятеплопроводность w,Вт/(мˑК)КЛТР,К-1НитридАлюминия285-Медь40116,6ЭлементРазмерМатериалПластинаа = 100 ммb = 0,5 ммПроводникиb = 25 мкмt = 25 мкмh/b = 1/5Планарныеконденсаторыb = 25 мкмt = 25 мкмS = 5 ммh = 10 мкм5Индуктивностьb = 25 мкмt = 25 мкмS = 5 ммh = 10 мкмДвухуровневыеконденсаторыA = 5 ммB = 5 ммh = 2 мкмРезистивныеэлементыl = 5 ммb = 0,5 ммh = 20 мкмИзоляцияh = 2 мкмАлюминий23823,6Хром945ТанталНихромФотополимерSu-8 серия20102431806,514-18120-30Тонкопленочные проводящие структуры в составе плат выполняют функцииконтактных площадок для монтажа компонентов и контроля электрофизическихпараметров пленочных элементов, коммутационных проводников, металлизированныхпереходов с одного уровня на другой, элементов конденсаторов и индуктивностей,вспомогательных элементов (экранов, реперных знаков и т.п.).
Основными требованиямик проводящим структурам являются [2-5]:хорошая электропроводность;механическая устойчивость;антикоррозионная стойкость;совместимость с материалами, применяемыми для сборочных операций (монтажкомпонентов и присоединение выводов);стойкость к токовым нагрузкам.Основу пленочных проводников составляют металлы с высокой электропроводностьюАu, Сu, А1. Токопроводящие элементы в общем случае являются многослойнымиструктурами, содержащими наряду с основным проводящим слоем:адгезионный слой (подслой), который предназначен для обеспечения связи междуповерхностями сопрягаемых материалов; в качестве адгезионных материаловиспользуют металлы с большой теплотой образования окислов и высокойтемпературой кипения; толщина подслоя в платах МСБ имеет значение в пределах10-100 нм;6барьерные слои (или слой), функциональное назначение которых препятствоватьвзаимодиффузииматериаловдругихслоевкомпозициииобразованиюинтерметаллических соединений как в процессах сборки и термостабилизации, таки при эксплуатации МСБ; кроме того, эти слои могут использоваться дляуменьшения механических напряжений в композициях;защитно-монтажный слой — внешний слой проводящей структуры; такими слоямимогут служит покрытия из Ni (0,1-2,0 мкм), Аu (0,4-2,0 мкм), сплава Sn-Bi (6-20мкм).При рассмотрении электрических свойств тонких пленок в зависимости отструктурных особенностей и толщины выделяют три группы объектов: несплошные(островковые), дисперсные (физически сплошные, но электрически несплошные),сплошные пленки.