няя обкладки отсутствует для того, чтобы избежать замыкания обкладок при подрезке.

Другие варианты конфигурации верхней обкладки, допускающей подгонку емкости, показаны на рис. 12.5, б, в. Там же показаны обычно выбираемые размеры подгоночных секций, позволяющие компенсировать разброс емкости конденсатора в пределах ±15%. Вариант рис. 12.5, б допускает подгонку подрезкой верхней обкладки, вариант рис. 12.5, в - присоединением добавочных секций с помощью проволочных перемычек.

К верхней обкладке конденсатора предъявляют те же требования, что и к нижней, за исключением толщины, которая может быть больше, чем толщина нижней обкладки.

Тдлстопленочные конденсаторы. Обкладки толстопленочных конденсаторов изготавливают из проводниковых паст типа 3701 или 3711. В качестве диэлектрика применяют диэлектрические пасты, свойства которых приведены в табл. 12.5.

Таблица 12.5. Диэлектрические пасты для толстоплеиочных конденсаторов

Следует учитывать, что погрешность совмещения слоев при толстопленочной технологии больше, чем при тонкопленочной. Для исключения замыканий между обкладками за счет смещения слоев, необходимо, чтобы диэлектрик выступал за край нижней обкладки не менее чем на 300 мкм.

Чтобы смещение обкладок мало влияло на емкость конденсатора, нижняя обкладка должна выступать за контур верхней также не менее чем на 300 мкм.

Расчет конденсаторов. Конденсаторы планарной конструкции (см. рис. 12.4, в) могут иметь малое значение емкости и поэтому их следует применять, если емкость не должна превышать 5 пФ. Если емкость превышает 5 пФ, то применяют трехслойные конденсаторы. При их расчете нужно пользоваться формулами, приведенными в гл. 6. Следует иметь в виду, что эти формулы не учитывают влияния краевого эффекта, который может быть значительным у микроконденсаторов, имеющих малые размеры обкладок. Учесть влияние краевого эффекта можно, воспользовавшись формулой

= ;рас, к, (12.19)

где iS* - необходимая площадь обкладок конденсатора; Зрсч - площадь, рассчитанная по формуле (6.1); к - коэффициент, учитьшающий краевой эффект (его значение следует брать из графика рис. 12.6).

Емкость конденсатора планарной конструкции, изготовленного на

к

0,5 0,3

о W 3D 50

Рис. 12.6. График для учета краевого эффекта пленочных конденсаторов

0.1 0,2 0,3 0, 0,5 0,5 0,7 OfiS/h

Рис. 12.7. График определения погонной емкости планарного конденсатора

подложке с диэлектрической проницаемостью е = 10 и имеющей на противоположной стороне экранирующий проводящий слой, можно опре-. делить по формуле

С = С„ /, (12.20)

где С„ог - погонная емкость конденсатора, значение которой можно найти из графика рис. 12.7; / - длина взаимного перекрытия обкладок, см.

Если диэлектрическая проницаемость подложки не равна 10, то полученную по формуле (12.20) величину нужно умножить на коэффициент /с =8/10.

Микрополосковые линии (МПЛ). При разработке конструкции микросборок, работающих в диапазоне метровых и более коротких волн, необходимо учитывать требования, которые предъявляют к линиям для передачи высокочастотных сигналов. Эти требования были рассмотрены в гл. 9.

В микросборках для передачи высокочастотных сигналов применяют микрополосковые линии.

Конструкция микрополосковой линии полностью аналогична конструкции полосковой линии, которая была рассмотрена в гл. 9.

Применение тонкопленочной и толсто плен очной технологии позволяет резко сократить габариты таких линий.

КромЬ того, МПЛ могут выполнять роль элементов с распределенными параметрами. При проектировании микросборок проводник 1 (см. рис. 9.13) располагают на той же стороне подложки, что и другие элементы микросборки, а на всю противоположную сторону наносят металлическую пленку, которая выполняет роль экрана 3.

При проектировании МПЛ следует руководствоваться всеми указаниями, которые были приведены в гл. 9 для полосковых линий.

Пленочные индуктивные катушки. Они имеют относительно большие размеры, малую величину индуктивности и поэтому их используют редко. Однако в практике конструирования микросборок встречаются случаи, когда без индуктивных катушек не удается вьшолнить микро-

7* 195

сборку. Некоторые варианты выполнения пленочных катушек показаны на рис. 12.8. Минимальные размеры проводников и зазоров приведены в табл. 12.6.

Таблица 12.6. Размеры пленочных индуктивных катушек

Технология изготовления

Тонкопленочная Толстопленочная

Минимальная ширина, мкм

токопроводящей части b

60 150

зазора.f -

30 150

Для расчета пленочных индуктивностея следует пользоваться следующими формулами:

круглая спираль (рис. 12.8,а)

Z, = 5 (Д+О' . 15D - 7d

квадратная спираль (рис. 12.8,6)

\5D - ld

внешний диаметр спирали

D = d+ (2N--l)s+2b;

число витков

(12.21)

(12.22)

(12.23)

(D~s) - (d+2b)

(12.24)

В этих формулах L-индуктивность, нГн; D - внешний диаметр спирали, мм; d- внутренний диаметр спирали, мм; N - число витков; b - ширина токопроводящей линии, мм; s - шаг спирали, мм.

Разработка и оформление чертежа коммутационной платы. При разработке конструкции коммутационной платы стремятся выбрать такое взаимное расположение контактных площадок, проводников, элементов и компонентов, при котором обеспечивается их соединение в соответствии с электрической принципиальной схемой микросборки при соблюдении следующих условий: количество слоев на коммутационной плате, количество пересечений проводников и длина соединительных проводников должны быть минимальными; должны учитываться осо-

Рис. 12.8. Пленочные индуктивные катушки

Материал слоя

Таблица 1

Наименование слоя

иаиесен.

CyMMajJHuO

ФроВадиики, титр, пяо-. дки, резисторы

Резисторы

Защитный спой

марка

гост,ту,ост

СтавРС-37Т0

Ванадий

Сплав РС-37Ю т22025-76

ПОС-61

Зпеитрические трактеритики

Т0СТ22В25-76 lyiS-it-m-IB

тш.озз20о

Толщина слоя, мкм

s-toooe-

12 ±3

Номер листа

Метод изготовления слоя

Напыление в вакддме, фотолитография

Фотолитография

Пушение в ванночке

1. Изготовление спаев платы производить согласно табл. 1

2. Сопротивления резис-тороб должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 2

з.тнн^то-

4. Одозначения элементов и нумерация контактных ппощадон показаны условно

Таблица 2

/I67.100. от

Плата

Заготовка - подлотка СТ-5В-Т-ЩВ Ш.735.ВбгтУ

Рис. 12.9. Первый лист чертежа коммутационной платы

ШЛГ1[ИШ7ЕП1!П1Ш11ПГ1!Л111Ш

Рис. 12.10. Чертеж первого слоя коммутационной платы

бенности, связанные с взаимным электрическим влиянием одних частей схемы на другие, а также тепловьщеление элементов и компонентов й связанный с этим нагрев.

Компоновку коммутационной платы делают вручную или с помощью ЭВМ.

при ручной компоновке производят анализ нескольких вариантов и выбирают оптимальный - наиболее полно удовлетворяющий перечисленным требованиям.

При машинной компоновке все эти работы выполняют ЭВМ, используя при'этом специальную программу.

На чертеже коммутационной платы должны быть показаны: 1) материал, из-которого изготовлена подложка платы и ее размеры; 2) конфигурация всех слоев платы и размеры, характеризующие положения каждого элемента слоя по отношению к плате; 3) материал, из которого изготовлен каждый слой, его толщина, электрические характеристики материала; 4) параметры каждого элемента, расположенного на плате с допустимыми отклонениями.

Пример оформления чертежа показан на рис. 12.9-12.12 (на рисунках показана не вся плата, а только ее часть).

Рис. 12.9 является первым листом чертежа коммутационной платы. На нем показано взаимное расположение всех слоев платы.

Рис. 12.11. Таблица координат элементов слоя коммутационной платы

В рассматриваемом примере плата содержит пленочные резисторы, проводники и контактные площадки.

На рис. 12.10, который располагают на следующем листе чертежа платы, показана конфигурация суммарного слоя, охватывающего резисторы, проводники и контактные площадки; этот слой образуется последовательным нанесением на плату резистивного сплава PC-3710, подслоя ванадия и меди, обеспечивающей хорошую проводимость слоя. Данные о структуре слоя помещают в табл. 1 первого листа чертежа (см. рис. 12.9).

На рис. 12.10 каждый элемент слоя обозначен соответствующей буквой {А, Б, Виг. д.), а угловые точки каждого элемента - цифрами.

На следующих листах чертежа помещены таблицы (рис. 12.11), в которые заносят координаты указанных точек. Положение осей (X и Y), по отношению к которым указывают координаты, показано на чертеже слоя (см. рис. 12.10).

Таким образом задают координаты каждого элемента слоя.

В рассматриваемом примере для того, чтобы образовать на плате резисторы, необходимо произвести в необходимых местах травление всех слоев металла, кроме резистивного сплава PC-3710. Поэтому на следующем листе чертежа (рис. 12.12) показана конфигурация слоя фоторезиста, имеющего окна, через которые производят травление. Эти

Изм. Пип

Авиоо.т

Рис. 12.12. Чертеж второго слоя коммутационной платы

окна также имеют буквенные обозначения {Ш, Щ,Юит. д.), а их углы - цифровое.

На следующих листах чертежа размещают таблицу, аналогичную показанной на рис. 12.11, в которой помещают координаты каждого окна.

На первом листе чертежа помещают таблицу, аналогичную табл. 2 рис. 12.9, в которую заносят параметры всех элементов, расположенных на плате. На графическом изображении слоев на первом листе условно показаны номера контактных площадок (2, 3, 4, 5, 6 на рис. 12.9), к которым следует присоединять выводы измерительного прибора при проверке элемента.

§ 12.3. КОМПОНЕНТЫ МИКРОСБОРОК

Рассмотренные элементы не позволяют создать функционально законченную микросборку: не хватает в основном активных приборов - диодов, транзисторов, интегральньхх микросхем. Поэтому в микросборках применяют активные приборы, выполненные по обычной технологии. По конструкции эти приборы можно подразделить на выполненные в корпусах и бескорпусные.

В специальных малогабаритных герметичных корпусах размером <4 3,7 X 2,5 мм выпускают дискретные транзисторы. Однако так как остальные элементы микросборки все равно нуждаются в корпусе, защищаю-

6) в)

Рис. 12.13. Выводы бескорпусного транзистора: а - гибкие; 6 - столбиковые; в - балочные

щем от внешних воздействий, применение корпусных активных элементов неоправданно увеличивает размеры схемы. Для сравнения укажем, что бескорпусный транзистор имеет габариты 1,1 х 1,1 х 0,8 мм. Для защиты бескорпусного активного элемента от влаги во время изготовления микросборки его поверхность покрывают специальными лаками или компаундами.

Кроме активных приборов в микросборках используют и другие навесные компоненты. Это относится в первую очередь к конденсаторам, так как пленочные конденсаторы в ряде случаев не могут иметь достаточной емкости.

Компоненты для микросборок вьшускают с жесткими и гибкими выводами. По возможности надо использовать компоненты с жесткими выводами, так как они обеспечивают более плотную компоновку элементов в микросборке и создают предпосьшки для механизации сборочных работ.

Гибкие выводы выполняют в виде проволочек, жесткие - в виде металлических столбиков, шариков, балочек и лепестков, взаимное расположение которых жестко зафиксировано.

Варианты конструкции выводов бескорпусного транзистора показаны на рис. 12.13.

Гибкие выводы большей частью делают из золотой проволоки диаметром 0,03-0,04 мм. Столбики и шарики имеют облуженную поверхность и выступают над поверхностью компонента не менее чем на 0,02 мм. Балочные выводы имеют ширину 0,05-0,1 мм, длину 0,18- 0,25 мм, толщину 0,01-0,015 мм.

Промышленность вьшускает широкую номенклатуру полупровод-. пиковых приборов, микросхем, конденсаторов и резисторов, которые можно использовать в микросборках. Их характеристики указаны в со-ответствуюпщх справочниках.

§ 12.4. КРЕПЛЕНИЕ И ПРИСОЕДИНЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ МИКРОСБОРКИ И КОММУТАЦИОНН(Й1 ПЛАТЫ

Способы крепления компонента и способы его присоединения зависят от конструкции компонента и конструкции его выводов.

Компоненты с гибкими выводами прикрепляют к коммутационной плате с помСщью клея или пайкой. Наиболее часто применяют приклейку, используя для этого клей на эпоксидной основе, например ВК-9.

Рис. 12.14. Установка транзистора с гибкими выводами

Для улучшения теплопроводности в клей в качестве наполнителя добавляют нитрид бора.

Гибкие вьшоды компонентов присо-едршяют к контактным площадкам сваркой или пайкой (см. рис. 12.14). Сварка обеспечивает более высокое качество соедршения, оказьшает меньшее воздействие на соседние элементы, расположенные на коммутационной плате, для сварки требуются контактные площадки меньших размеров и поэтому она вытесняет пайку. Преимуществом пайки является простота используемого оборудования. Для пайки используют низкотемпературные припои, например ПОСК 50-18.

Приварка проводников к контактным площадкам является сложной технической задачей, так как проводник и контактная площадка имеют разную толщину и зачастую выполнены из материалов с разными физическими свойствами. Подложка, на которой расположена контактная площадка, обладает хрупкостью.

Для соединения микроэлектронных изделий разработаны специальные методы сварки, при которых надежное соединение получается за счет взаимной диффузии соединяемых материалов, находящихся в твердой фазе, а также за счет межатомных связей на границе раздела чистых поверхностей без их оплавления. К числу таких способов относится термокомпрессионная сварка, ультразвуковая и др.

Например, при термокомпрессионной сварке присоединяемая проволока придавливается к контактной площадке нагретым инструментом. За счет взаимодействия нагрева и давления обеспечивается взаимная диффузия материала вывода и контактной площадки. Схема процесса термокомпрессионной сварки с использованием электрода, имеющего отверстие, показана на рис. 12.15.

Компоненты с балочными выводами крепят к коммутационной плате клеем, совмещая балочные выводы с контактными площадками. После этого балочные выводы приваривают или припаивают к контактным площадкам.

Компоненты с шариковыми и столбиковыми выводами закрепляют и присоединяют к коммутационной плате, припаивая выводы к контакт-

Контактнаи площадка

Капилляр ,из Вольфрама

Выбод корпуса

Коммутааионная плата

Рис. 12.15. Схема термокомпрессионной сварки

Ножницы

ным площадкам (рис. 12.16). Такой j

способ монтажа называют способом / /

перевернутого кристалла , так как / ,

полупооводниковая пластина ИМС nh rfh &r

□ □□ □ □

□ □

□ □

□ □ □ □ □ □

полупроводниковая повернута вниз поверхностью, на которой расположены области, образующие активные и пассивные элементы.

При этом способе контактные площадки оказьшаются закрытыми телом компонента. Поэтому необходимо применять специальное оптическое оборудование, которое позволяет совместить все вьшоды компонента и контактные площадки с необходимой точностью. Однако по этой же причине компонент с шариковыми или столбиковыми вьшодами занимает на подложке места во много раз меньше и обеспечивает тем самым наибольшую плотность компоновки.

Объемные резисторы и конденсаторы, имеющие луженые контактные поверхности, присоединяют к контактным площадкам пайкой (рис. 12.17). В данном случае пайка обеспечивает одновременно и механическое крепление компонента.

Контактные площадки для пайки вьшолняют из меди и покрьша-ют слоем припоя. Способы вьшолнения соединений между контактными площадками коммутационной платы и выводами корпуса показаны на рис. 12.18, о. Соединение и в этом случае можно выполнять пайкой или сваркой.

Рис. 12.16. Установка транзистора

столбиковыми выводами: / - транзистор; 2 - контактные площадки; 3 - столбиковые выводы

Рис. 12.17. Установка объемного резистора и конденсатора с жесткими выводами: I - конденсатор; 2 - резистор; 3 - контактная площадка