- •Компонентная база радиоэлектронных средств
- •Компонентная база радиоэлектронных средств. Методические указания к лабораторным работам/ – Одесса: Одесская национальная морская академия, 2010. – 113 с.
- •Введение
- •Лабораторная работа №1
- •Теоретические знания
- •Классификация резисторов
- •Параметры постоянных резисторов
- •Обозначение и маркировка постоянных резисторов
- •Р 1-4-0,5-10 кОм ± 1% а-б-в ожо.467.157ту
- •4. Основные конструкции постоянных резисторов
- •Методика расчета резистивного делителя напряжения
- •Контрольные вопросы
- •Теоретические знания
- •Классификация конденсаторов
- •Параметры постоянных конденсаторов
- •3 Система условных обозначений конденсаторов
- •4 Основные конструкции конденсаторов постоянной емкости
- •5 Характеристика и использование некоторых типов конденсаторов постоянной емкости
- •6 Частотные rc-фильтры
- •6.1 Rc-фильтр высоких частот
- •6.2 Rc-фильтр низких частот
- •Контрольные вопросы
- •Теоретические знания
- •2 Дроссели высокой частоты
- •3 Трансформаторы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №4 исследование полупроводниковых диодов
- •Лабораторная схема
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические знания
- •Образование электронно-дырочного перехода
- •Вольтамперная характеристика р-п перехода
- •Полупроводниковые диоды
- •Влияние внешних факторов на вах реальных диодов
- •3.2 Классификация диодов
- •Параметры и применение исследуемых типов диодов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5 Исследование статических параметров биполярных транзисторов
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические знания
- •1 Структура и основные режимы работы биполярного транзистора
- •2 Работа транзистора в активном режиме
- •3 Сравнение различных схем включения транзистора
- •4 Модель Эберса-Молла
- •5 Малосигнальные параметры биполярного транзистора
- •6 Статические характеристики биполярного транзистора
- •7 Работа транзистора в импульсном режиме
- •8 Основные параметры биполярных транзисторов
- •9 Классификация биполярных транзисторов
- •10 Система обозначений биполярных транзисторов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 Исследование статических параметров униполярных транзисторов
- •Лабораторные схемы
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические знания
- •1 Структура и принцип работы униполярного транзистора с управляющим р-п переходом
- •2 Структура и принцип работы униполярного транзистора с изолированным затвором
- •4 Малосигнальные параметры униполярных транзисторов
- •5 Основные схемы включения униполярных транзисторов и особенности их применения
- •6 Основные параметры униполярных транзисторов
- •7 Классификация униполярных транзисторов
- •8 Система обозначений униполярных транзисторов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7 исследование топологии толстопленочных интегральных микросхем
- •Лабораторная схема
- •Домашнее задание
- •Задание к лабораторной работе
- •Теоретические знания
- •Основные определения
- •Классификация интегральных микросхем
- •Корпуса и маркировка имс
- •Изготовление и проектирование толстопленочных имс
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Содержание
- •Компонентна база радіоелектроних засобів
- •65029, М. Одеса, вул. Дідріхсона, 8
- •Publish@ma.Odessa.Ua
Изготовление и проектирование толстопленочных имс
Изготовление пассивных элементов толстопленочных ГИМС основано на нанесении различных по составу и назначению паст через сеточный трафарет на керамическую подложку с последующим их вжиганием. Последовательность нанесения паст определяется температурой вжигания различных по назначению паст.
В состав паст входят металл, окисел металла, стекло и органические добавки для создания требуемой консистенции пасты. Пасты подразделяют на проводящие (ПП-1,ПП-2 и т.п.), резистивные (ПР-5, ПР-100, ПР-2к и т.п.) и диэлектрические (ПК-12, ПД-2 и т.п.). Свойства некоторых паст приведены в табл.7.3.
Таблица 7.3 – Характеристики некоторых проводящих и резистивных паст
Обозначение |
Толщина слоя, мкм |
Поверхностное удельное сопротивление ρS, Ом/ڤ |
Удельная мощность рассеивания РО, мВт/мм2 |
Применение пасты |
ПП-1 |
10-20 |
0,05 |
- |
Проводники, контактные площадки первого слоя |
ПП-2 |
15-20 |
5,0 |
- |
Верхние обкладки конденсаторов |
ПП-3 |
15-25 |
0,05 |
- |
Проводники, нижние контакты конденсаторов |
ПР-5 |
15-20 |
5 |
7-8 |
Низкоомные резисторы |
ПР-100 |
15-20 |
100 |
7-8 |
Резисторы |
ПР-500 |
10-20 |
500 |
5-6 |
Резисторы |
ПР-1к |
10-20 |
1000 |
5-6 |
Резисторы |
ПР-5к |
10-20 |
5000 |
4-5 |
Резисторы |
ПР-50к |
10-20 |
50000 |
3-4 |
Высокоомные резисторы |
ПП-3 |
15-25 |
0,05 |
0,05 |
Проводники, нижние контакты конденсаторов |
Нанесение материала толстых пленок на керамическую подложку осуществляется продавливание через сетчатый трафарет, имеющий закрытые и открытые участки (рис.7.3). Пасту подают поверх трафарета и перемещением ракеля через отверстия в трафарете переносят на подложку в виде столбиков, копирующих открытые участки в трафарете. Растекаясь, столбики соединяются, образуя такой же рисунок, как и на трафарете. Сетчатые трафареты изготавливают из капрона, нейлона или нержавеющей стали.
Пасты после нанесения подвергают термообработке – сушки и вжиганию. Сушка необходима для удаления из пасты легколетучих органических компонент. Вжигание проводится с целью сплавления частиц основных материалов пасты между собой, со стеклом, входящим в состав паст и керамической подложкой. Вжигание паст проводят при высокой температуре. В результате вжигания на поверхности керамической подложке формируется топологический рисунок нужного слоя приблизительно одинаковой толщины от 10 до 60 мкм.
Последовательность изготовления толстопленочной ГИМС следующая: формирование проводников и контактных площадок с помощью проводящей пасты, формирование слоя низкоомных резисторов с помощью резистивной пасты, формирование высокоомных резисторов с помощью высокоомной пасты.
После нанесения и вжигания всех слоев проводят лазерную подгонку пленочных резисторов до требуемого номинала в сторону увеличения их сопротивления, а затем устанавливают активные дискретные компоненты ГИМС.
После изготовления отклонение номинала резисторов может достигать 50%, поэтому проводят подгонку номинала резистора, воздействуя на него лазерным лучом. При этом часть материала резистора испаряется, и сопротивление резистора возрастает. Обычно грубую подгонку резисторов осуществляют выжиганием материала перпендикулярно длине резистора, а грубую – параллельно (рис.7.4).
Установку активных и пассивных дискретных компонентов – транзисторов, диодов конденсаторов – осуществляют методом поверхностного монтажа на контактные площадки, созданные при формировании первого слоя. При этом часто диоды заменяют транзисторами, используя р-п переход коллектор-база или база эмиттер. На рис.7.5 показана установка активных и пассивных компонентов в толстопленочных ГИМС.
Форма резисторов в толстопленочной технологии всегда прямоугольная. При этом длина резистора – это расстояние между контактами резистора, а ширина всегда перпендикулярна длине. Поскольку пленка практически одинакова по толщине, то сопротивление толстопленочного резистораR определяется удельным поверхностным сопротивлением пленки ρS и коэффициентом формы резистора КФ
,(7.5)
,(7.6)
где L, b – длина и ширина резистора, соответственно (рис.7.6).
Общая площадь резистора определяет допустимую мощность его рассеивания
, (7.7)
где Р0 - удельная мощность рассеивания резистивной пасты.
Поскольку при вжигании резистивных паст отклонения от номинала могут быть достаточно большими, то резисторы проектируют с номинальным сопротивление несколько ниже требуемого, чтобы последующей подгонкой добиться требуемого номинала.
Обычно при проектировании толстопленочной ГИМС все резисторы разбивают на две группы по близости номинала сопротивления, так чтобы группу низкоомных резисторов изготавливать с помощью низкоомной резистивной пасты, а группу высокоомных резисторов с помощью высокоомной резистивной пасты.