Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 74
Текст из файла (страница 74)
ка и размолотого стекла. Органическая связка составляет по массе от одной четверти до одной трети массы пасты, ее назначение состоит в сохранении пасты в виде суспензин, пригодной для графа. ретной печати. В качестве связки применяют канифольно-скипидарные смеси, ланолин с циклогексанолом и др. Проводниковые пасты содержа~ порошки благородных металлов (серебро, серебро-палладий, золото), их доля составляет 70...80оул от общей массы твердой фазы пасты. Палладий вводят для снижения коррозии и миграции, а также уменьшения стоимости пасты. При изготовлении многослойных керамических плат (см. э 5.5, 9.3) применяют марганцево-молибденовые проводниковые пасты. Это обусловлено высокой температурой обжига спрессованного пакета керамических слоев (свыше 1500 'С). Проводниковые пасты должны обеспечить низкое электрическое сопротивление проводников, способность их к пайке и сопротивляемость к вьпцелачиванию при облуживании, В реэистивных пастах количество порошка проводящей фазы определяется удельным сопротивлением и поэтому варьируется в широких пределах.
-от единиц процентов до десятков процентов твердой фазы. Наибольшее применение нашли резистивные пасты на основе палладия и соединений рутения. В первой из них свойства резистора определяют окисью палладия, образующейся во время вжигания. Для оптимизации температурного коэффициента сопротивления, дрейфа сопротивления и шумовых характеристик к палладию добавляют серебро, которое при вжигании образует сплав палладий — серебро. Характеристики серебро-палладиевых паст чувствительны к составу атмосферы и профилю распределения температуры в печи для вжигания паст. Это обусловлено протеканием окислительно-восстановительных процессов в данной композиции материалов, составляющих пасту.
Более высокой стабильностью сопротивлений, меньшей чувствительностью к колебаниям температуры вжигания обладают резисторы, выполненные на основе двуокиси рутения. Поэтому резистивные пасты на основе соединений рутения в толстопленочной технологии преобладают. Основные харрэктеристики резистивных паст таковы: на основе композиции Ао — Рй рс=5.10'...5 1О' Ом,УП, ТКК вЂ” (0,5...3).10 гред ', на основе соединений рутения р,=10'...1О' Ом/П, ТК(с— (1,0...1,5) 10 ' град Диэлектрические пасты (см.
$ 5.1, табл. 5.8) применяются для изготовления конденсаторов. Они должны иметь высокое значение диэлектрической проницаемости для получения приемлемых размеров пленочных конденсаторов. Это значение может изменяться от 15 до 500 в зависимости от соотношения стекла и окиси титана в диэлектрической пасте. Изолирующие пасты предназначены для изоляции проводников при их пересечении, которого трудно избежать при проектировании В2В гибридной микросхемы даже средней сложности, а также для межур :ровневой изоляции при изготовлении многоуровневой толстопленочной разводки.
Эти пасты должны обладать низкими значениями диэлектрической проницаемости, в противном случае в схеме появятся значительные паразитные емкости И диэлектрические, и изолирующие толстые пленки должны обладать высоким электрическим сопротивлением. В последние годы много внимания уделяется разработке лудящих (припойных) паст, которые применяются для облужнвания проводников и контактных площадок, для герметизации корпусов. л!удящая паста представляет собой смесь порошка низкотемперлтурного припоя и органической связки, в состав которой входит фл юс. Нанесение паст проводится на установке для трафаретной печати. Схематично процесс нанесения показан на рис.
11.28. Для изготовления толстопленочных микросхем требуется комплект трафаретов, каждый из которых служит для нанесения определенного пленочного слоя; проводникового, одного или нескольких резистивных, изолирующих и т, д. Каждому трафарету соответствует определенный фотошаблон, выполненный на основе топологического чертежа микросхемы.
Основным элементом трафарета является сетка из нейлона или нержавеющей стали с размером ячейки 80...240 мкм (рис. 11.29). Выбор размера ячейки определяется требованиями толщины и ширины пленочных элементов. Сетка натягивается на держатель — алюминиевую рамку, зажимастся и обрезается по краям.
Размер рамки должен обеспечить расстояние 25...50 мм от краев рисунка схемы до краев трафарета. а) рис. 1!.2В. Процесс нанесения элементов толстоплеиочиых гибридных микросхем: сход ое полажскве ракела, часты и трафарете, б — поллозк нанесенными алстаплепоч ыми зхеме ми; а — заимиое ра аложепи рексл, рафарета в подложхы в прапессс сеп 7 в рак а; 7 в дер птел ракета, а в вста. Л- траектории возвратма-поступа слепота движение ра.
«ел; д- трафере, 6 в рамка раф рета, 7 в подложка 329 В53'Г сру5'ь" а) Рнс. ! 1.30. Общий внд конвейерной еечн длв вжнганнн паст (а1 н профиль распределения температур (б) по ходу конвейера в печи длн вжнганнн: У вЂ” аеиза конвейер; У вЂ” комук печи; б — пульт управлении Рнс 11.29. Сетчатые трафареты длн нанесения толстопленочных элементов: 331 330 На натянутую сетку наносится слой фоточувствительной эмуль сии. Фотошаблон размещают над рамкой с натянутой сеткой, покрытой светочувствительным эмульснонным слоем, и воздействуют на эмульсию светом. Происходит ее полимеризация на всех учасгках кроме тех, которые располагаются под непрозрачными участками фотошаблона.
После этого экспонированный рисунок проявляется, незасвеченная эмульсия растворяется в воде. образуя «окна», через которые при нанесении будет продавливаться паста. Кроме описанного трафарета, применяются трафареты на основе пигментной бумаги — -в основном, в мелкосерийном производстве. Они имеют худшую разрешающую способность вследствие наличия бахромы по краю рисунка и округленных углов. Пигментная бумага дает угадку при ее переносе на сетку. Это обстоятельство необходимо учитывать прн разработке топологии, вводя поправочный коэффициент на усадку. В крупносерийном производстве применяют трафареты на основе сухих пленочных фоторезистов (СПФ, ТФПК), которые дают более качественный рисунок.
Они более технологичны и тиражестойки. Еще более прочными являются биметаллические трафареты, на металлическую сетку которых припанвается металлическая фольга с нужным рисунком (рис. !1.29, в). Очищенная подложка устанавливается в держатель подложки установки трафаретной печати, сверху накладывается держатель трафарета с требуемым трафаретом, на него помещают навеску соответствуюгцей пасты и с помощью ракеля наносят ее на подложку (см. рис. 11.28, в). Ракель заполняет пастой отверстия в трафарете, прогибает его до соприкосновения с подложкой и продавливает пасту через этн отверстия. Благодаря тиксотропности слой о нанесенной пасты не расплывается по подложке, сохраняя рисунок, заданный трафаретом. Материал и форма лезвия ракеля являются важными факторами процесса трафаретной печати.
Лезвие ракеля о — змульсионнмй с ейло оной сеткой, б — биметаллический с проволочкой сеткой, в — биме алли ык й клн сознания проела нко ризволкн к и ал ному месту бескор ус ой гзолупровйл го оаой гз-вмволмй БИС, 1 нейлопован нмы У отырсгкп алн провусквкн пас . 4 в змульсианимн слой, 4 в ме з.г.г ескап Еол га, б — провплпчнан ест |зготавливается из полиуретана. В течение всего рабочего хода лезвие должно плотно прилегать к трафарету, обеспечивая постоянство давления, оказываемого на пасту.
Это достигается благодаря нагрузке, приложенной к держателю ракеля. Оснастка, используемая при нанесении паст, должна обеспечить точное совмещение отдельных пленочных слоев схемы. Резистивный слой, как правило, наносится последним, так как повторные вжигания изменяют сопротивления резисторов.
Кроме трафаретной печати, может быть использован метод нанесения резистивнвгх паст под давлением. С помощью пневматического дозатора паста выдавливается через шприц, при этом достигается давление 1...6 атм ((1...6) ° 1Об Па). Дозировка пасты уменьшает разброс сопротивлений резисторов. Однако для каждого типоразмера резистора требуется отдельное сопло к дозатору. Это создает сложности для изготовителей микросхем, включающих в себя резисторы с большим разбросом номинальных значений сопротивлений. Использование дозатора не исключает использования трафаретной печати для нанесения проводящих и диэлектрических слоев. После нанесения проводится сушка и вжигание пасты.
Г!ри сушке (120...200'С) происходит удаление летучих органических растворителей. Для сушки лучше использовать инфракрасные лучи. При использовании других методов на поверхности слоя пасты может образоваться корка, препятствующая выходу летучих веществ, вследствие чего после вжигания пленка будет пористой, с раковинами, Вжигание паст проводится при температурах 600...900'С в конвейерных печах (рис. 11.80). Режимы вжигания определяются используемымн материалами паст и подложки, На первом участие конвейерной печи в зоне предварительного нагрева происходит удаление органической составляющей пасты.
Наиболее ответственной является зона максимального нагрева, особенно для резистивных паст. Ее протяженность и точность поддержания температуры опре- деляют разброс сопротивлений резисторов. В идеальной печи верши. на профиля должна быть плоской (рис. 11.30, б) Однако в реальном оборудовании этого добиться трудно, так как зона максималь. ного нагрева граничит с менее нагретыми зонами, вследствие чего на краях зоны температура ниже, чем в центре. Зона охлаждении должна обеспечить оптимальную скорость охлаждения подложек дтя предотвращения растрескивания толстопленочных элементов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
