Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Для изготовления толстопленочных резисторов применяют пасты, состоящие нз основного функционального материала (наполнителя), порошка стекла (фритта) и органической связки. В качестве наполнителя резистивных паст применяют серебро, палладий и их сплавы, окислы таллия и рутения. Для получения фрнтты наиболее широко используются свинцовые и цинковые боросиликатные стекла. После термообработки пасты, нанесенной на подложку через маску, образуется резистивная стеклоэмаль. Удельное 157 поверхностное сопротивление р, н температурный коэффициент стеклоэмали ар зависят от процентного содержания наполнителя н стекла в исходной пасте.
Повышенными температурной и временной стабильностью характеризуются стеклоэмали, в состав которых входит сплав палладий — серебро. Промышленностью выпускаются десять типов резистивных паст с удельным поверхностным сопротивлением получаемых из них толстых стеклоэмалевых пленок от 5 Ом/П до !00 кОм/С).
В толстопленочных микросхемах используют главным образом прямоугольные полосковые резисторы (см. рис. 5.1, а). Резисторы сложной (5.1, бу..а) формы используют в тонкопленочных гибридных микросхемах для формирования сопротивлений больших номиналов. Применение таких конструкций позволяет несколько сэкономить площадь, отводимую под резистор, и оптимально скомпоновать топологию для размещения других элементов и компонентов микросхемы Резисторы типа меандр имеют технологические ограничения на размеры а ы и В,„(см.
рис. 5.1, б), аналогично полосковым резисторам в отношении их коэффициента формы. Обычно прн млсочном методе в конфигурации резисторов стараются придерживаться соотношения В,„/а(10, а а,„=2ггр, где Ьр — толщина биметаллической маски, а 2/гр — минимальное допустимое технологией расстояние между двумя щелями в биметаллической маске. Для составного резистора (см. рис. 5.1, в) допускается В чх/а(50, так как прямоугольные резистивные полоски и проводящие перемычки формируются раздельно с помощью двух различных масок. Эта же технологическая особенность позволяет формировать тонкопленочные резисторы сложной нерегулярной формы (см.
рис. 5.1, д) с применйнием дополнительных металлических перемычек по углам контура резистора, Конструкция (см. рис. 5.1, е), представляющая собой параллельное соединение группы резистивных полосок, характерна для мощных резисторов. В ней наблюдается более равномерное распределение температуры по поверхности подложки, занятой резистором. При конструирдвании резисторов сложной формы необходимо обращать внимание на правильное расположение контактов, обеспечивающее отсутствие погрешностей из-за неточности совмещения резистивного слоя и контактов. Неточность совмещения Л,„не влияет на сопротивление, если направления втекающего в резистор и вытекающего токов совпадают.
Конфигурации тонкопленочных резисторов, сопротивление которых зависит от погрешности совмещения проводящего и резистивного слоев Л„, представлены на рис. 5.3. В них входящие и выходящие токи направлены в противоположные стороны или перпендикулярны друг другу, а неточности совмещения изменяют длину таких Г' а) Рис. 5.3. конфигурации тонкопленочных резисторов, сопротивление которых зависит от неточности совмещения (сиещения Л„ ) рсзистивного и проводящего слоев: ь — ~ьлгл), хь,ыс ь — )ьнглх, .ь„~лчеь,.хд Рис. 5ль Распределение плотности тока в уголках резистора сложной формы (5.9) 159 резисторов.
По этой причине резисторы такой формы применять в гибридных микросхемах не рекомендуется. В конструкциях резисторов со сложной конфигурацией плотность тока в изгибах неравномерна (рис. 5.4) . Это приводит, с одной стороны, к снижению стабильности и надежности таких резисторов из-за перегрева в уголках, с другой стороны, к сокращению электрической длины 1,р пленочного резистора и уменьшению его сопротивления в изгибах. Неравномерное распределение плотности тока наблюдается в пределах трех квадратов области изгиба.
Для изгиба под прямым утлом (рис. 5.5, а) )гн=2,55р„для П-образного изгиба (рис. 5.5, б) )с.=4р,. Сопротивление резисторов сложной формы можно представить как сумму сопротивлений прямолинейных участков и изгибов: Я=~,=Х1„/5+Хг„, а где Х1, — суммарная длина прямолинейных участков; Х)с„— сум- 2 марное сопротивление изгибов. Конструкции подгоняемых резисторов. Применяют плавную и ступенчатую подгонку сопротивлений резисторов. Плавная подгонка обеспечивает точность до сотых долей процента, ступенчатая — единицы процентов. Плавную подгонку сопротивления тонкопленочных резисторов осуществляют, изменяя удельное поверхностное сопротивление (при термическом, химическом или механическом воздействиях за счет упорядочения структуры или окисления пленки) или форму резистивной пленки (механическим или термическим удалением части резистивного материала). Подгонку ведут в сторону увеличения сопротивления (рис.
5.6, а...е). Ступенчатая подгонка сопротивления осуществляется удалением металлических перемычек в подгоночных секциях. В конструк- а) Рнс. 5.5. Конфигурации изгибов тонкопленочных резнсторон сложной формы: Тбрлб . а — нлгнб лод прнммм углом; б — и-обраанмй нынб Рнс. 5.6. Конструкции плавно подгоняемых резисторов в) гсг )сг а ур гс г) Рис.
5,7 Конструкции пленочных резисторов со ступенчатой подгонкой сопротивления путем добавления секций перерезанием перемычек (а — в) и уменьшением числ параллельно подключенных резистивных дорожек (г) циях рис. 5.7, а — в к сопротивлению основного резистора добавляю сопротивление секций с постоянным (рис, 5.7, б) или переменны (рис. 5.7, а, в) шагом. В конструкции рис. 5.7, г сопротивлени дополнительной секции увеличивается за счет уменьшения коли чества шунтов. Такая конструкция применяется при подгонке сопро тивлений низкоомных резисторов. Процесс подгонки толстопленочных резисторов в принципе н отличается от подгонки (плавной) тонкопленочных резисторов Разброс сопротивлений резисторов после вжигания составляе 30...40% вследствие изменения параметров подложек в парти погрешности оснастки, используемой при нанесении, отклонений „Ы Рис.
5.8. Толстопленочный резис. тор после лазерной подгонки: и — с участками грубой н то пой полгон. н; б — с полгонкой под углом 161 6 зпк. згв поддержании режимов вжигания н целого ряда других факторов. Вели все резисторы на подложке имеют отклонения сопротивлений в одну сторону, может быть проведена групповая подгонка путем повторного вжигания. При этом происходит уменьшение сопротивлений; низкая точность групповой подгонки не позволяет полностью отказаться от индивидуальной подгонки каждого резистора.
Наиболее распространены способы подгонки, связанные с изменением геометрии резистора. Для этих целей используют воздушно- абразивную или лазерную подгонку. Сопротивление при этом может изменяться только в сторону увеличения, поэтому при проектировании резисторов предусматривают отрицательный допуск сопротивлений относительно номинальных значений, Воздушно-абразивная подгонка проводится на установке, в которой струя воздуха, содержащая абразивный порошок, через сопло направляется на подгоняемый резистор и производит его фрезсрование (см.
рис. 5,6, а, б). Недостаток способа заключается в повреждении абразивными частицами соседних элементов, кроме того, в процессе подгонки разрушается верхний слой резистора, в основном состоящий из стекла и являющийся защитой от климатических воздействий.
Процесс такой подгонки сопровождается выделением пыли. При термической (лазерной) подгонке сначала (грубо) выжигают пленки поперек резистора, затем (точно) — вдоль резистора (рис. 5.8, а); выжигание резистивной пленки под углом (рис. 5.8, б) позволяет совместить грубую и точную подгонки. При лазерной подгонке толстопленочных резисторов поврежденные участки резистора закрываются расплавленным стеклом.
Для получения н качественного реза важно подобрать режимы работы установки. Большая часть мощности лазерного излучения должна расходоваться на испарение резистивного материала. В противном случае при охлаждении после подгонки вокруг лазерного реза образуется множество микротрещин, которые приводят к снижению стабильности сопротивления резистора. При лужении проводников толстопленочной микросхемы изменяются и сопротивления резисторов на 1...2УУ~ в зависимости от материала резистивной пасты и ее удельного сопротивления.
Поэтому точная подгонка прецизионных толстопленочных резисторов должна проводиться после лужения проводников. Конструкции пленочных конденсаторов. Наряду с резисторами пленочные конденсаторы относятся к числу наиболее распространенных элементов гибридных микросхем. Г!о конструкции пленочные конденсаторы чаще всего представляют собой трехслойную струк- г 1 г) а) 5) 1 л 5 5 (5. 10) С= 0,0885 в, Я/с(= Св5, е) о) 162 163 Рнс.
6.9. Разновнкностн конструкций тонкопленочных конденсаторов: т а — с актнвной плошвльы перекрытня обкл во 5=5 м, б — с 5 !. б ммт, е — с 5м! мм, с — гребо твв, д — в анде дву и рал ельно расаоломенн проводящнк пленок, е — с ко» н ором, эс— двусторо нкм ра о о санек водна нервней к ннмней обкладок: л — с односторонним располоме в нодон, т- вне.ектрнк, У- нкмняя об лка, 3 — еркняп обкладка; й- полломка; б- компенсат р туру металл — диэлектрик — металл и состоят из нижней и верхней обкладок, разделенных слоем диэлектрического материала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
