Аксенова И.К., Мельников А.А. Основы конструирования радиоэлектронных приборов (1986) (1092050), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Многоуровневое расположение пассивных элементов и соединений и использование в качестве активных элементов полупроводниковых БИС расширяют возможности схемотехнической разработки при создании БГИС и сложных микро- сборок. Бескорпусные полупроводниковые ИМС и компоненты. В настоящее время разработка нолупроводниковых микросхем в корпусах сопровождается, как правило, разработкой их аналогов в бескорпусном варианте, а бескорпусные полупроводниковые ИМС, транзисторы, диоды и другие детали образуют элементную базу гибридных микросхем и микросборок, н без анализа их конструкций трудно рассматривать конструкции ГИС н МСБ.
Как правило, конструкция бескорпусных элементов имеет прямоугольную, а чаще квадратную форму, что более удобно с точки зрения оптимальной компоновки деталей на плоскости платы. Присоединительные элементы бескорпусных компонентов весьма разнообразны, но в общем случае подразделяются на четыре группы: 1 группа — гибкие (проволочные) выводы; П группа— ленточные (балочные илн паучковые) выводы; ГП группа — жесткие (шариковые или столбиковые) выводы; 1Ч группа — безвыводные компоненты (рис. 6.1).
Недостатком компонентов с гибкими выводами является трудность автоматизации процессов их монтажа и сборки н составе ГИС и МСБ. Компоненты с балочными выводами дороги, но позволяют автоматизировать сборку, контролировать ее качество, увеличивать плотность монтажа. Применение компонентов с шариковыми выводами затрудняет контроль процесса сборки, но резко увеличивает плотность монтажа н возможность автоматизации сборки, Внд выводов определяет вид установки бескорпусно- 117 го изделия в ГИС. Существует девять вариантов установки бескорпусных ЭРЭ, наиболее характерные из которых приведены на рис.
6.2,а — г. Жесткие выводы компонентов осуществляют одновременно функции механического крепления и электрического присоединения'. С помощью гибких выводов осуществляется только электрическое присоединение, а механическое крепление производится с помощью приклеивания к коммутационной пленочной плате.
В резисторах и конденсаторах в качестве жестких выводов используются также наплывы припоя. Такие изделия имеют луженые припоем боковые стороны, что позволяет электрически и механически присоединять их к контактным площадкам наплывом припоя. Этот способ крепления применяется при толстопленочной технологии изготовления коммутационной платы. Разновидностью бескорпусной ИМС с шариковыми выводами является ИМС на ленте-носителе (рис. 6.3), укрепленная методом термокомпрессии на фольгированной полиимидной пленке. По краям и в центре с определенным шагом лента перфорирована и напоминает обычную киноленту с кадрами. Установка ИМС на ленту проводится в «окно» кадра, куда приходят и привариваются к шариковым выводам «наукообразные» печатные проводники.
Контактные площадки в средней зоне кадра используются для последующей их приварки к контактным площадкам подложки МСБ, печатной платы или внутренним выводам при установке в корпус ИМС. Преимуществом таких ИМС являются высокоавтоматнзированные процессы установки ИМС на ленту-носитель, сматыванне ленты в рулон, контроль ИМС в рулоне, вырезание средней зоны ленты с ИМС из кадра рулона и установка ИМС на ленте-носителе в корпус микросхемы или на МСБ. Недостаток — увеличение установочной площади ИМС до размеров площади бескорпусной ИМС с проволочными выводами н больше (9 — 12 мм).
Подложки. Подложка выполняет роль основания, на поверхности которого формируются по заданному рисунку пленочные элементы ГИС, поэтому к конструкции и материалу подложки предъявляются требования, вытекающие из необходимости обеспечения заданных электрических параметров ГИС, ее надежности и особенностей технологии изготовления пассивных элементов. Материал подложки должен обладать: высоким сопротивлением изоляции, низкой диэлектрической проннцаемо- 6~я ааыаа калагн ~баб илвнсра диаса 4~за ба Маса пася пара а) Рис, 6.1. Бескорпусные транзисторы.
о — с шариковыми, б — балочными; а — гибкими выводами а) Рис. 6.2. Варианты крепления н присоединения бескорпусных злектрорадиовлементов: т — вид сверку, П вЂ” внд сбоку; и — кристалл с шариковыми выводамн; б — кристалл с тибкнмн выводами, крепящийся клеем; а — коиленсатор. крепящийся пайкой, с иаплывамн припоя; в— конденсатор, крепящийся пайкой, с лепестковым выводом стью и низким тангенсом угла диэлектрических потерь для обеспечения электрической развязки между элементами; высоким коэффициентом теплопроводности для эффективной передачи теплоты от тепловыделяющих элементов к корпусу ГИС; высокой механической прочностью и способностью к обработке (разделение на субподложки, термокомпрессия, пайка, полировка и т.
д.); незначительно различающимся температурным коэффи- Рис. б.э, ИМС на ленте-носителе циентом линейного расширения (ТКЛР) с материалом наносимых пленок; обеспечивать хорошую адгезию осаждаемых пленок к подложке, Перечисленные требования к подложкам являются общими для тонко- и толстопленочных ГИС, кроме адгезии: для тонких и толстых пленок необходимая шероховатость поверхности существенно различается.
По совокупности диэлектрических и механических свойств наиболее приемлемым материалом подложек для маломощных тонкопленочных ГИС является ситалл 120 СТ50-1. Основным недостатком ситалла является низкая теплопроводность, поэтому в случае повышенного тепловыделения в ГИС применяют подложку из керамики «Поликор», а для резистивно-проводниковых МСБ с повышенными требованиями к допускам пассивных элементов — подложку из лейкосапфират В толстопленочных МСБ в основном применяют высокоглиноземистую керамику 22ХС (96Та А!аОа) с большой температурой размягчения, так как формирование толстопленочных элементов производится при 900'С. Основные характеристики материалов подложек представлены в табл. 6.1. Габаритные размеры подложек стандартизованы.
Обычно на стандартной подложке групповым методом изготавливается несколько плат пленочных ГИС. Безотходное деление стандартной подложки 96Х120 мм на 2, 3„ 4, 6, 8, 12 и более частей дает нормализованный ряд типоразмеров плат. Рекомендуемые к применению типоразмеры плат соответствуют посадочным местам стандартных корпусов; 48Х60, ЗОХ48, 24ХЗО, 20Х24, 16Х20, 12Х16, 1ОХ16, 10Х12 мм.
Толщина подложек 0,35— 1,6 мм, Материалы пленочных элементов. Резисторы. Тонкопленочные пассивные элементы и межсоединения изготавливаются методами катодного или ионно-плазменного распыления соответствующего материала масочным пли фотолитографическим способом. Основные требования к материалам, используемым для тонкопленочных резисторов: широкий диапазон необходимых удельных сопротивлений слоя (10 — 10е Ом/П) и низкий температурный коэффициент сопротивления ТК1с (менее 10-' 'С-'). Материалы для тонкопленочных резисторов можно разделить на три группы: металлы, металлические сплавы, металлокерамические смеси — керметы.
Толстопленочные элементы создают нанесением соответствующих паст на подложки методом трафаретной печати и последующего их вжигания. Материалами для пассивных элементов и межсоединений служат пасты, состоящие из трех компонентов: порошок стекла-фритта, наполнитель и связующее вещество. Резистивные пасты должны обеспечивать возможность получения на их основе пленок с удельным сопротивлением слоя, изменяющимся от 10 до 10' Ом/П.
Наполнителями для резистивных паст, как и для проводящих, являются благородные металлы — золото, платина, серебро, палладий и их сме- 121 4 Ю -Ю ' Ю "Й ~ и» О С» С» Таблица 6.2 Толстые пленки Тонкие пленки 4 Ю л Ю Параметр Кермет Квв-С С» СО »О Т Ю РС-0110 Ннхрам ПР 5 — 50 000 1Π— 50 500— 1О 000 3000 Сопротивление квадрата резистивноа пленки, Ом/П ТКй, 10-4/'С в интервале температур ( — 60 —;+125)'С вЂ” 300 ~800 +300, — 500 2 4 ЮЮ Я Сс .т»ю Со» С'4 30 — 80 Максимально допустимая удельная монхность рассеяния, Вт/смх С» С'4 Ю Ю С» Е» .((Ю Ю си » Ю С» 4 и о м О.
х о о О. е 4 о 4 о 4 о' м о р м о ох х О »И Х О х х О 4 о о М О О О С о о о О О о х .4 Ь 4 м \ о о х О. 4 м О 4» х Сх и м 00 о о о О. о ь х м о О О. О о х х 44 Е» х О О. О о С» Сс о х и х О. ь м й~ х( х е ,а п,а ь м х и о о о х о Ох х а 4 о 4 С» и о о ы 123 О. » 4 О. 4 х 4 » »О сх о х О Ср о. 4- ьк о сн. При этом сопротивление пленок варьируется изменением процентного содержания наполнителя.
Наиболее часто используемые материалы для резисторов представлены в табл. 5.2. Конденсаторы н межслойная изоляция. Тонкопленочный конденсатор имеет трехслойную структуру металл — диэлектрик — металл, расположенную на изолирующей подложке. Основными параметрами диэлектрических материалов для конденсаторов является удельная емкость С„„=нее/с(, определяемая диэлектрической постоянной еео и толщиной слоя диэлектрика д, и электрическая прочность Ед.
Для обеспечения диапазона емкостей 10 †1 пФ требуются диэлектрические постоянные, примерно равные 0,5 — 50. Электрическая прочность диэлектрического материала определяет напряжение пробоя с/л=Едс/, а следовательно, и диапазон рабочих напряжений конденсатора. Диэлектрические материалы, используемые для тонкопленочных конденсаторов, представляют собой окислы полупроводников и металлов.
Из окислов полупроводников наиболыпее распространение в технологии тонкопленочных ГИС получили моноокись кремния 510 и моноокись германия ОеО, имеющие высокие диэлектрические постоянные. Среди окислов металлов наибольший интерес представляют окислы тугоплавкнх металлов, которые по сравнению с другими окислами обладают наи более высокими значениями диэлектрической постоянной'. Наиболее отработана технология пленок из пятиокиси тантала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
