XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Разработана топология гибридной ИМС для целей ракетно – космической промышленности и изделий военного назначения, произведен расчет тонкопленочных элементов ГИС, конструктивный расчет тонкопленочных резисторов и конденсаторов, технология производства ГИС. Данная интегральная схема является усилителем промежуточной частоты предназначены для работы в сложных погодных условиях.

Ключевые слова: микросхема, энергетика, тонкопленочные резисторы, конденсаторы, технология, интегральная схема.

В настоящее время интегральные микросхемы все чаще производятся в тонкопленочном исполнении, однако для некоторых применений в частности ядерная энергетика, ракетно – космическая промышленность и изделия военного назначения до сих пор требуется производство гибридных ИМС, поскольку они выдерживают суровые испытания и условия окружающей среды.

Основными производителями ГИС являются предприятия ракетно- космической промышленности, военные предприятия поэтому для таких предприятий разрабатывается топология подложки ГИС.

В качестве навесных компонентов используются бес корпусные транзисторы и керамические многослойные конденсаторы для поверхностного монтажа. Простейшим вариантом бес корпусного транзистора является кристалл, полученный после скрайбирования, к трем контакт­ным площадкам которого при­соединены тонкие проволочные выводы и который защищен от внешней среды каплей эпоксид­ной смолы, обволакивающей кристалл со всех сторон. Такой транзистор приклеивается к под­ложке вблизи тех пленочных элементов, с которыми он дол­жен быть соединен, после чего проволочные выводы транзистора методом термокомпрессии присоединяются к со­ответствующим контактным пло­щадкам на подложке. В качестве транзисторов VT1 VT2 был выбран КТ384А-2 аАО.336.154 ТУ производства ОАО «Интеграл» г. Минск. В качестве конденсаторов С2, С3, С4 были выбраны малогабаритные конденсаторы марки МЧ производства ОАО Витебский завод радиодеталей «Монолит», т.к. они обладают минимальными размерами при сохранении высокой удельной ёмкости и высокой стабильности электропараметров. Подложки ГИС являются диэлектрическим и механическим основаниями для расположения плёночных и навесных элементов и служат для теплоотвода. Для маломощных ГИС можно применять без щелочные боросиликатные стёкла С41-1 и С48-3, а также ситаллы. По сравнению с ситаллами стёкла имеют меньшую теплопроводность, что не позволяет использовать их при повышенных уровнях мощности. Для мощных ГИС применяют керамику поликор, а для особо мощных ГИС – бериллиевую керамику, имеющую высокую теплопроводность. Ситаллы — это стеклокристаллические материалы, получаемые путем почти полной стимулированной кристаллизации стекол специально подобранного состава. Материалы проводников и контактных площадок должны иметь малое удельное сопротивление, хорошую адгезию к подложке, высокую коррозионную стойкость. Самым распространенным материалом тонкопленочных проводников и контактных площадок в ГИС повышенной надежности является золото с подслоем хрома, никеля или титана. Подслой обеспечивает высокую адгезию, а золото - нужную проводимость, высокую коррозионную стойкость, возможность пайки и сварки. В аппаратуре с менее жесткими требованиями к надежности в качестве проводников используют пленки меди или алюминия с подслоем хрома, нихрома или титана. Для предотвращения окисления меди и улучшения условий пайки или сварки ее покрывают никелем, золотом или серебром.

По принципиальной схеме спроектирована микро плата с использованием ситалловой подложки. Для корпусной защиты выбран металлокерамический корпус. Составлен технологический процесс изготовления спроектированной тонкопленочной ГИС. составлен комплект чертежей для формирования каждого из слоев микросхемы и монтажа микро платы в корпус.

Технология производства ГИС

Предлагаемый технологический маршрут изготовления проектируемой тонкопленочной микросхемы:

1 Очистка подложки;

2 Напыление через маску резистивного слоя Кермет К-50 С магнетронным распылением;

3 Контроль качества нанесения резистивного слоя;

4 Напыление через маску подслоя нихрома Х20Н80 и первого проводящего слоя золота Зл999,9 магнетронным распылением;

5 Контроль адгезии нихром-золото;

6 Напыление через маску нижних обкладок конденсаторов подслоя ванадия ВнМ-1 И слоя алюминия А-99 магнетронным распылением;

7 Контроль адгезии ванадий-алюминий;

8 Напыление через маску слоя диэлектрика моноокиси кремния термическим распылением;

9 Контроль нанесения диэлектрика;

10 Напыление через маску подслоя нихрома Х20Н80 и второго проводящего слоя золота Зл999,9 магнетронным распылением;

11 Контроль адгезии нихром-золото;

12 Напыление через маску верхних обкладок конденсаторов слоя алюминия А-99 магнетронным распылением;

13 Контроль нанесения материала верхних обкладок;

14 Нанесение с помощью фотолитографии защитного слоя ФН-11;

15 Контроль качества фотолитографии защитного слоя;

16 Скрайбирование алмазным резцом и разделение прокаткой валика;

17 Контроль электрических параметров;

18 Монтаж навесных компонентов: приклеивание корпуса к плате, соединение выводов с помощью сварки;

19 Контроль качества монтажа;

20 Приклеивание платы к основанию корпуса;

21 Присоединение выводов корпуса к внешним контактным площадкам с помощью сварки;

22 Контроль на функционирование;

23 Сушка перед герметизацией;

24 Прихватка крышки к корпусу с помощью сварки;

25 Герметизация при помощи сварки;

26 Контроль герметичности;

27 Маркировка;

28 Защита поверхности лаком УР-231;

29 Упаковка в тару.

Произведены расчеты тонкопленочных резисторов и конденсаторов, также осуществлен подбор навесных компонентов. По принципиальной схеме спроектирована микро плата с использованием ситалловой подложки. Для корпусной защиты выбран металлокерамический корпус. Составлен технологический процесс изготовления спроектированной тонкопленочной ГИС. Рассмотрены методы контроля адгезии тонкопленочных структур и методы термического испарения.

Кроме того, составлен комплект чертежей для формирования каждого из слоев микросхемы и монтажа микро платы в корпус.

Список использованных источников:

Коледов Л.А. Технология и конструирование микросхем, микропроцессоров и микросборок. - М.: Радио и связь, 1989. 400 с.

Ефимов И.Е., Козырь И.Я. Основы микроэлектроники – М.: Высш.шк., 1983. 384 с.

Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств. – М.: Радио и связь, 1991. 528 с.

Коледов Л.А., Волков В.А., Докучаев Н.И. Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование. – М.: Высш.шк., 1984. 231 с.

Код для цитирования: Скопировать