Реферат: Пасты для проводящих, резисторных и диэлектрических элементов, их характеристики. Методы формирования рисунка и материалы для герметизации кристаллов и плат

Рисунок 1. Толстопленочный резистор; I - резистивная пленка, 2 - контактная площадка.

Ширина резистора

(2)

где Р - расчетное значение мощности рассеяния резистора, Вт; Р_о - максимальная удельная мощность рассеяния резистивной пленки, Вт/мм² ; К_р - коэффициент запаса мощности, учитывающий подгонку резистора, К_Р = 2п/100 + 1; п -допустимое отрицательное отклонение сопротивления резистора от номинального до подгонки, %.

Максимальное значение Р принимается равна 52%. Расчетная длина резистора определяется из соотношения для К_ф и по формуле (2.2). Расчет резисторов, имеющих К_ф <1, начинают с определения длины, заменяя ширину В в формуле (2.2) на длину l .

Удельная мощность рассеяния резисторов на основе композиции палладий-серебро обычно принимается равной 3 Вт/сиг, однако толстопленочные резисторы могут быть нагружены и сильнее, до 6 Вт/ см и более (для паст других составов), при условии правильной организации охлаждения.

Конденсаторы. Диэлектрические пленки в толстопленочных микросхемах применяются в качестве диэлектриков конденсаторов, межслойной изоляции, защитных слоев.

Диэлектрические пасты для конденсаторов изготавливаются на основе смеси керамических материалов и флюсов. Толщина диэлектрических толстых пленок для конденсаторов после термической обработки составляет 40-60 мкм.

Используя пленки, обеспечивающие удельную емкость Со= 3700 пФ/см² , изготавливают конденсаторы с номинальной емкостью от 500 до 300 пФ, а пленки с Со = 10000 пФ/см² позволяют производить конденсаторы в диапазоне от 100 до 2500 пФ. В большинстве толстопленочных гибридных схем и микросборок используются многослойные дискретные керамические конденсаторы, поскольку на площади, необходимой для нанесения конденсатора с номиналом 300 пФ, можно расположить навесной многослойный конденсатор на 10000 пФ. Погрешность номинальной емкости конденсаторов обычно составляет ±15%. Пробивное напряжение не менее 150 В.

Величина диэлектрической проницаемости для диэлектрических паст конденсаторов на основе композиции титанат бария - окись титана - окись алюминия - легкоплавкое стекло составляет от 10 до 2000.

Исходя из основного соотношения, для емкости конденсатора

(3)

где - диэлектрическая постоянная; А - площадь, мм² ; N -число обкладок; d - толщина диэлектрической пленки, мм, можно вычислить площадь, необходимую для изготовления конденсатора.

Расчетная площадь верхней обкладки конденсатора определяется по формуле

S=C/C₀ (4)

где С - номинальное заданное значение емкости; С₀ -удельная емкость.

Нижняя обкладка конденсатора должна выступать за край верхней не менее, чем на 0,3 мм, пленка диэлектрика - за край нижней обкладки не менее, чем на 0,2 мм. Пасты верхних обкладок должны быть инертны к лужению.

Методы и материалы для герметизации кристаллов и плат

Под герметичностью понимают способность замкнутой конструкции не пропускать газ (жидкость) .

Абсолютно непроницаемых конструкций не существует поэтому герметичность характеризуется допустимой утечкой (течыо) газа (жидкости), измеряемой в единицах потока. Поток газа или жидкости через микроотверстия выражают единицей объема при определенном давлении за определенное время, т.е. в м³ •Па/с (1,32•10^-4 м³ •Па/с = 1 л•мкм рт. ст./с).

Корпуса полупроводниковых приборов и ИМС считаются герметичными при натекании гелия не более 1,32-10"⁹ м³ -Па/с, Герметизация является одной из важнейших заключительных операций технологического процесса производства полупроводниковых приборов и ИМС, так как обеспечивает их надежность и долговечность при механических и климатических воздействиях в условиях эксплуатации. Кроме того, герметизация является последней операцией сборки полупроводниковых приборов и ИМС и от качества ее выполнения зависит выход годных изделий.

Подсчитано, что трудоемкость сборочных операций (вместе с герметизацией) некоторых массовых изделий микроэлектроники (транзисторов, ИМС) превышает трудоемкость всех других операций. Забракованные негерметичные приборы представляют собой довольно дорогие и почти готовые изделия, что заставляет с особой тщательностью относиться к процессам герметизации.

Постоянное стремление к повышению компактности, миниатюризации и быстродействия электронных систем вызывает увеличение плотности рассеиваемой мощности (особенно в ИМС), что усложняет теплоотвод от активных элементов, вызывая дополнительные требования к конструкции корпусов и способам их герметизации. В настоящее время установлено, что конструктивное исполнение корпусов и их герметизация не менее сложны, чем создание электронно-дырочных переходов. Исследования показали, что проникновение в процессе эксплуатации в корпус транзистора даже ничтожного количества влаги может вызвать нестабильность его параметров.

Такие способы герметизации корпусов полупроводниковых приборов, как заливка пластмассой, склеивание специальными клеями, стеклоцементами, глазурями или лаками, заварка стеклом, а также различные виды сварки и пайки, имеют свои достоинства и недостатки.

Герметизация пластмассой, например, пригодна для массового производства изделий микроэлектроники широкого применения. Приборы в пластмассовой оболочке характеризуются низкой стоимостью, хорошим внешним видом, групповой технологией производства. Но пластмассовая герметиза­ция не обеспечивает требуемой герметичности при испытаниях на климатические воздействия и в условиях эксплуатации.

Некоторые корпуса герметизируют, приклеивая керамическую крышку к металлокерамическому основанию корпуса. Такая герметизация надежна, не требует дорогостоящего обору­дования, но процессы нанесения и отверждения клея довольно длительны.

Герметизацию стеклоцементами, глазурями, лаками и стеклом применяют ограниченно.

Герметизация корпусов пайкой. В производстве изделий микроэлектроники герметизацию корпусов пайкой используют относительно редко, так как кроме, сравнительной простоты (не требуются сложные оснастка, инструмент, оборудование; процесс выполняется без приложения значительных давлений) она имеет ряд недостатков. Так, при герметизации пайкой необходим нагрев полупроводниковых приборов и ИМС до 200—420 °С, что ухудшает их параметры. Характерными видами брака при герметизации пайкой являются образование щелей (непропай) в соединениях, затекание припоя и флюса внутрь корпуса, перекосы деталей, частичное несмачивание поверхностей припоем и др. Кроме того, детали, предназначенные для пайки, должны иметь очень малые отклонения по плоскопараллельности и зазорам.

При герметизации деталей корпусов пайкой используют косвенный контактный и бесконтактный нагрев, горячий инертный газ или газопламенный источник.

При пайке с косвенным контактным нагревом герметизируемый корпус укладывают на нагреватель, разогревают вместе с припоем до необходимой температуры и накрывают крышкой, а затем прижимают ее и охлаждают корпус. Обычно такую пайку выполняют в среде защитного газа. Недостатком ее являются сложность равномерного нагрева корпуса и необходимость тщательной подгонки посадочного места нагревателя к корпусам разных размеров для создания хорошего теплового контакта.