РПЗ (1058799), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Несплошные пленки не находят практического применения приизготовлении резисторов ввиду низкой воспроизводимости характеристик и структурнойнеустойчивости. Дисперсные структуры используются для формирования резисторов вшироком диапазоне номиналов. Сплошные пленки используют как основу проводящихструктур,причемразличают«тонкие»,сопротивлениекоторыхопределяетсядиффузионным рассеиванием электронов на поверхностях пленки, и «толстые» пленки; упоследних сопротивление определяется рассеиванием электронов на фононах и примесях.Удельное сопротивление металлических пленок больше удельного сопротивлениямассивного материала. [5].Таблица 2 – Характеристика материалов, использующихся для созданиятонкопленочных элементов и металлизации.[1]В качестве материала для металлизации выберем медь из-за её высоких проводящихсвойств и соответствии ТКР с нитридом алюминия (Cu - 4,30, AlN - 5,00).7Механическая устойчивость проводящих структурАдгезия пленок является одним из основных параметров, определяющих качествои стоимость изготавливаемых изделий.
Адгезия - это возникновение связи междуповерхностными слоями разнородных тел или 30 фаз, приведенных в соприкосновение;зависит от вида связи между контактирующими объектами, механического состоянияграницы раздела. Величина адгезионной прочности зависит от метода ее измерения, в частности, от скорости отрыва пленки от подложки. Имеет смысл говорить об адгезионнойпрочности в том случае, когда разрушение происходит по границе раздела, т.е. когдапрочность поверхностного сцепления меньше прочности сцепления молекул каждогоконтактирующего тела. Общепринято называть поверхностью раздела между двумя телами,находящимисявадгезионномконтакте,областьзначительногоизмененияхимического состава, обеспечивающую связь, необходимую для передачи нагрузки.Классификация поверхностей раздела.Различают следующие виды поверхностей раздела [1]:Монослойнаяграницахарактеризующийся—полнымпростейшийотсутствиемвидповерхностипереходнойзоны;раздела,образуетсяна гладких формах границ при отсутствии эффектов взаимного растворенияматериалов и образования новых фаз.Геометрическинеплоскаяграницаотличаетсяотмонослойнойнеправильной формой, обусловленной наличием шероховатости.Диффузионнаяграницапредполагаетмодель,котораяхарактеризуетсяпостепенным изменением химического состава в области границы.Многофазнаяграничнойобластиграницазасчетпредполагаетхимическихобразованиереакций.новыхКритериемфазвпривозможностипротекания химической реакции является отрицательная величина изменения изобарноизотермического потенциала.
Эффект образования новой фазы часто используется дляполучения прочного сцепления, однако возможен и противоположный эффект. Частообразование новых композиций в приграничной области является причиной измененияадгезионной прочности с течением времени за счет диффузионных процессов.Условия возникновения адгезионного соединения и типы связей на границе раздела.Материалами, применяемыми в качестве адгезионного слоя (подслоя), служатпленки хрома, титана, ванадия.
Использование хрома в качестве адгезионного подслоя всистемах с алюминиевой разводкой является нежелательным, так как алюминий в ряду8электроотрицательности лежит левее хрома (потенциал алюминия и хрома относительноводорода составляют - 1,66 и -0,71 В, соответственно [1]). На границах пленок А1 и Tiможет образоваться электролитическая пара с внутренней ЭДС, равной 0,95 В; при этомалюминий заряжается положительно, а хром - отрицательно. Если под действиемвнутренней ЭДС происходит электролиз, то материал алюминиевой разводки в местеконтакта будет разрушаться; приложенное электрическое напряжение стимулируетанодную коррозию алюминия. Ванадий и хром имеют одинаковый тип кристаллическойрешетки, межатомные расстояния которых отличаются друг от друга не более чем на 8-10%, что позволяет этим металлам образовывать между собой ряд твердых растворов. В тоже время ванадий чрезвычайно мало растворяется в алюминии.
Эти свойства позволяютиспользовать ванадий одновременно как для получения омического контакта срезисторами, содержащими хром и его соединения, так и для экранирования окислакремния от алюминия. Кроме того, ванадий имеет меньшее сродство к электрону, чемкислород, и не образует окисных слоев в месте контакта, приводящих к большомупереходному сопротивлению.Факторы, влияющие на адгезивную способность пленок.На адгезионную способность пленок существенно влияют технологическиепараметры нанесения пленок (в порядке убывания влияния):чистота поверхности подложки и методы ее подготовки;температурный режим подложки в процессе осаждения пленки;скорость осаждения в соотношении с давлением газовой среды или вакуума;толщина пленки.Отсутствие единого общего критерия, характеризующего прочность сцепления пленкис подложкой, приводит к применению различных методов измерения, как разрушающих(нормального или тангенциального отрыва, скрайбирования, отслаивания, измерениятвердости пленки и др.), так и неразрушающих (определение переходного сопротивленияграницы между пленкой и подложкой, фотометрия, рентгеновский метод).В производственных условиях основным для определения адгезионной прочностипленочных покрытий является метод нормального отрыва.В качестве адгезионного слоя будем использовать Ti.Обеспечение условий электрического соединения конструктивных элементовмикросборокЗащитно-монтажный слой проводящих структур должен обеспечивать защитуосновного проводящего слоя от воздействия внешних дестабилизирующих факторов догерметизации МСБ.
В основном это сводится к предотвращению коррозионных явлений,9могущих привести к отказу элементов МСБ в процессе эксплуатации и препятствующихполучению воспроизводимых характеристик соединений при монтажно-сборочныхоперациях. В качестве материалов защитно-монтажного слоя используют Аu, Ni,гальванические или оплавляемые оловосодержащие покрытия. Присоединение выводовкомпонентов и соединение контактных площадок платы МСБ с выводами корпуса иликонтактными площадками других плат осуществляется методами микросварки и пайки.Эти процессы характеризуются воздействием на проводящие структуры механическогодавления, температуры, жидких металлов и сплавов, химически активных материалов(компонентов флюсов и растворителей).Ввиду малых толщин соединяемых элементов (порядка 1,0 мкм для площадки инесколько десятков мкм для перемычки) сварка должна выполняться без расплавлениясоединяемых элементов.
Таким образом, все разновидности микросварки представляютсобой сварку давлением. В этом случае прочность соединения обеспечиваетсяэлектронным взаимодействием соединяемых поверхностей и взаимодиффузией материалов в твердой фазе, что, в свою очередь, требует применения пластичных материалов иобеспечения плотного контакта на достаточно большой площади.
Так как необходимуюплощадь контакта можно получить лишь за счет пластической деформации перемычки, кматериалупоследнейпредъявляютсятребованияпластичности.Дляоблегченияпластического течения материала, а также для ускорения взаимодиффузии, во всех видахмикросварки предусматривается нагрев зоны соединения до температуры нижеэвтектической (во избежание расплавления). Таким образом, все виды микросваркихарактеризуются температурой в зоне соединения 300-800°С и удельным давлениеминструмента 100-200 Н/мм. Конкретные значения режимов определяются материаломперемычки и видом микросварки.В качестве защитного слоя будем использовать Au.Общиевопросытопологическогопроектированияконструкциирезисторовнизкочастотных микросборокПленочныйрезисторрасполагаютнадиэлектрическойподложке(илиизолирующем слое иного вида подложек).
Конструктивно резистор состоит изрезистивной пленки, имеющей определенную конфигурацию контактных площадок.На рисунке 2 показаны в сечении фрагменты конструктивного исполнения узловтонкопленочного резистора.10Рисунок 2 – Схематичное изображение тонкопленочного резистораРассмотрим модель тонкопленочного резистора, учитывающую переходноесопротивление контактного материала и сопротивление переходного слоя, изображеннуюна рисунке 2. Допускается, что сопротивление переходного слоя может быть представленоравномерным слоем резистивного материала, характеризующимся собственной удельнойпроходной проводимостью G [Ом-1см-1].Обозначим удельное сопротивление резистивного слоя через ρs а удельноесопротивление слоя контактного материала через ρ’s, и тогда сопротивление модели ввиде суммы трех слагаемых запишется как:2′ s = s ( ) + ′ s ( ) (1 + ) + пs, гдеL - длина резистора (расстояние между контактными площадками);b - длина контакта;w - ширина обоих компонентов.Первый член суммы описывает сопротивление основной части резистора, второй суммарное сопротивление контакта и резистора на длине контакта, третий Rn сопротивление переходного слоя, которое пропорционально w.
Если ширина контактнойчасти больше, чем резистивной, то в соответствующие члены следует внести поправочныекоэффициенты.Сопротивление резистивного материала обычно больше сопротивления слояконтактного материала по крайней мере на 2-3 порядка. Во многих практических случаяхпри расчете резисторов пренебрегают членами, определяющими явления в контактныхобластях, и для расчетов пользуются выражением: = v = v= s = s, гдеps - удельное поверхностное сопротивление резистивной пленки (Ом/квадрат);l/w=n - число квадратов или коэффициент формы kф11Рисунок 3 – Конструкции резистивных элементов с разной топологией.Напроектированиетопологиирезистивныхэлементовнакладываютсявзависимости от метода формирования рисунка элементов ограничения на коэффициентформы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
