Широкополосное высокочастотное устройство коммутации
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
щиной 150-200 мкм. Для нанесения пасты применяется ракель или специальный экструзионный пресс с давлением в 4-4,5 бар.
На следующем этапе на керамические листы методом трафаретной печати наносится рисунок топологии проводящих слоев интегральной семы. Минимально реализуемые значения ширины проводников и расстояний между ними ограничены разрешающей способностью трафаретной печати и составляет около 100 мкм и 100 мкм соответственно. Реализация более узких проводников требует применения специальных методов, усложняющих технологический процесс. В настоящее время эти методы используются для создания экспериментальных устройств и пока не получили распространение в промышленном масштабе.
К таким перспективным методам формирования рисунка топологии относится метод, который сочетает толстопленочную технологию с процессом фотолитографии. При этом на керамических листах равномерно наносят фоточувствительную проводящую пасту (например, DuPont Ag 6453), по которой затем выполняют фотолитографию с использованием фотошаблона (Рисунок 1.14). Разрешающая способность данного метода составляет 30 мкм/30 мкм.
Рисунок 1.14 - Использование фотолитографии для изготовления узких проводников
После заполнения отверстий для межслойных соединений и нанесения проводящих слоев производится сушка в течении 5-30 мин при температуре 80-120 С в зависимости от типа материала.
Керамические листы с нанесенными топологическими рисунками собираются в стек и затем под давлением сводятся вместе - ламинируются. Существует два способа ламинирования. Первый способ - так называемое, одноосное ламинирование - заключается в том, что стопка листов помещается на 10 минут под механический пресс с давлением 200 бар, разогретой до 70С. Данный способ не подходит для многослойных структур, в которых предполагается наличие полостей, вскрытых окон и т. д. Основной проблемой одноосного ламинирования является растекание керамики на краях. Это приводит к изменению толщины отдельных участков каждого листа, что в ряде случаев оказывается критическим, особенно для СВЧ-применений.
Второй способ - изостатическое ламинирование. Стопка листов в вакууме упаковывается в фольгу и подвергается давлению в 350 бар в камере с горячей водой. Температура и время выдержки примерно такие же, как и в случае одноосного ламинирования. При этом способе удается добиться меньших деформаций керамических листов по сравнению с одноосным ламинированием.
На заключительном этапе ламинированный стек из керамических листов помещается в печь, где листы спекаются между собой в процессе обжига. Скорости нагрева и охлаждения, а так же максимальные температуры и время выдержки на каждом этапе могут варьироваться для разных типов керамики. Это связано с отличием в химическом составе КНТО различных производителей. Максимальная температура, при которой производится обжиг (800-900С), не превышает температуры плавления большинства металлов.
Сравнительно низкая температура обжига позволяет использовать проводящие пасты на основе металлов с высокой удельной электропроводимостью (Ag, Au) и обеспечить тем самым малые потери в СВЧ-диапазоне. Типовые параметры проводящих паст, совместимых с основными системами КНТО, приведены на рисунке 1.15
В процессе обжига в керамических листах выгорают связующие компоненты, вследствие чего многослойная структура дает усадку в среднем на 15-20%, в общем случае неодинаковую по разным направлениям.
Из-за усадки изменяются геометрические размеры элементов интегральной схемы, толщина диэлектрических слоев и т.д. Проектирование многослойных ИС СВЧ должно вестись с учетом коэффициентов усадки, которые приводятся производителем КНТО в техническом паспорте материала. В последнее время появились диэлектрические материалы с нулевой усадкой в плоскости листа, что позволяет реализовать компоненты с большей точностью. Тем не менее, усадка керамики в вертикальном направлении остается пока неразрешимой проблемой.
После процесса обжига получается многослойная ИС, представляющая собой совокупность требуемого числа диэлектрических слоев и размещенных между ними плоских токонесущих проводников заданной топологии. На завершающем этапе на полученную интегральную схему могут монтироваться навесные элементы: активные СВЧ-компоненты, антенны, микроконтроллеры и др.
Таблица 1.2
Основные преимущества технологии:
более экономичное производство по сравнению с толстопленочной технологией;
проектирование и производство 3D-контуров;
возможность вырезания подложек любой формы;
количество рабочих слоев не ограниченно;
возможность размещения пассивных компонентов внутри подложки, что уменьшает размер контуров более чем на 50% по сравнению с печатными платами;
хорошая теплопроводность по сравнению с печатными платами;
рабочая частота свыше 30 ГГц;
рабочая температура до 350С;
температура обжига порядка 850 С позволяет применять материалы с малыми удельным сопротивлением, такие как золото и серебро, вместо молибдена и вольфрама, которые используются в высокотемпературной технологии;
каждый слой инспектируется до сборки модуля и, при необходимости, может быть заменен, что повышает процент выхода годных изделий;
отличная герметизация слоев;
технологический цикл многослойных керамических модулей экологически чист и компактен;
отсутствие химических процессов;
многие процес?/p>