Подложки толстопленочных микросхем

Для изготовления подложек обычно используются керамические материалы или стекла. Чаще всего употребляется керамика на основе 96 %-ной поликристаллической окиси алюминия. Для мощных микросхем применяется также бериллиевая керамика, обладающая хорошей теплопроводностью, но требующая особых мер обеспечения безопасности при обработке вследствие ее токсичности.

Точность получаемого в процессе трафаретной печати рисунка микросхемы в значительной степени зависит от плоскостности поверхности подложки и ее шероховатости. Максимальная кривизна поверхности (макронеровность) не должна превышать 4 мкм на 1 мм длины. Шероховатость (микронеровность) рабочей поверхности подложки должна быть не ниже восьмого класса (R _a = 0,32‒0,63 мкм). Необходимо также иметь в виду, что слишком малая шероховатость может приводить к ухудшению адгезии наносимых пленок.

Размеры плат определяются конкретной конструкцией применяемых корпусов микросхем. Рекомендуются размеры 8х15 мм², 10х16 мм² и кратные им. Толщина плат составляет 0,6 мм.

10.5.2. Толстопленочные проводниковые пленки

Толстопленочные проводниковые пленки должны обладать следующими качествами: высокой проводимостью; хорошей адгезией к подложке (данное требование является общим для всех пленок); совместимостью с резистивными пастами для обеспечения электрического контакта; совместимостью с диэлектрическими пастами для создания конденсаторов и многослойной разводки соединений; возможностью присоединения навесных компонентов и внешних выводов микросхемы термокомпрессией, ультразвуковой сваркой или пайкой.

Проводниковые пасты могут изготавливаться на основе золота, золота-платины, золота-палладия, палладия-серебра, индия, рения. В последние годы активно исследуется возможность изготовления проводниковых паст на основе неблагородных металлов ‒ меди, никеля.

Толщина слоя проводника на основе композиции палладий-серебро составляет 10‒25 мкм, минимальная ширина (длина) проводника колеблется в пределах 0,15—0,20 мм при нанесении пасты на керамику и 0,20‒0,30 мм при нанесении на слой диэлектрика. Минимальное расстояние между проводниковыми элементами 0,05‒0,20 мм в зависимости от рецептурного состава пасты. Сопротивление квадрата проводниковой пленки на основе данной композиции колеблется в пределах 0,05 ‒ 5,00 Ом/кв.

Пасты на основе золота обеспечивают наиболее низкое поверхностное сопротивление в пределах 0,001‒0,003 Ом/кв, а на основе композиции золото-платина ‒ менее 0,1 Ом/кв. Золотосодержащая проводниковая паста позволяет изготавливать дорожки шириной 125 мкм с расстоянием между ними 175 мкм при толщине пленки 12 мкм.

Максимальная точность изготовления пленочных элементов из проводниковых паст на основе палладий-серебро находится в пределах ± 0,1 мм.

10.5.3. Толстопленочные резисторы

Резистивные толстопленочные элементы должны обеспечивать: широкий диапазон номиналов сопротивлений; высокую точность получения номиналов сопротивлений; высокую временную и температурную стабильности сопротивлений резисторов; хороший электрический контакт с проводниковыми элементами микросхем. Среди названных требований важнейшее значение имеет требование температурной стабильности, которая характеризуется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС).

Резистивные пасты приготавливаются на основе композиции палладий-серебро. Они обеспечивают номинальные сопротивления резисторов от 25 Ом до 1 МОм. Сопротивление квадрата резистивной пленки соответствует следующему ряду значений: 5, 100, 500, 1000, 3000, 6000, 20 000, 50 000 Ом/кв. В последнее время разработаны пасты, обладающие повышенной температурной и временной стабильностью. В их состав входят такие редкие металлы, как рутений и иридий, а также платина. Обычная толщина резистивных пленок 18‒25 мкм.