Современная электроника №5/2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2019 Изготовление пассивной части плат ГИС СВЧ с использованием толсто- и тонкоплёночной технологий металлизации В статье рассмотрена схема изготовления пассивной части плат гибридных интегральных схем сверхвысокочастотного диапазона по комбинированной технологии, когда обратная сторона подложки и торцы металлизируются методом трафаретной печати, а на лицевую сторону вакуумным термическим испарением наносятся резистивные и проводящие слои. Кроме того, проанализированы различные составы металлизационных паст, представлены экспериментальные данные по измерению потерь в микрополосковых линиях на платах, изготовленных по описанной технологии, и даны рекомендации по дальнейшему совершенствованию технологии изготовления плат ГИС СВЧ. Юрий Непочатов (nuk3d@mail.ru ) В ВЕДЕНИЕ В настоящее время широкое рас- пространение получили гибридные интегральные схемы сверхвысокоча- стотного диапазона (ГИС СВЧ), кото- рые являются основными изделиями электронной техники СВЧ-диапазона. Конструктивно ГИС СВЧ представляет собой плату с топологическим рисун- ком из плёночных пассивных элемен- тов и контактных площадок с разме- щёнными на них навесными элемента- ми [1]. Особенностью ГИС СВЧ является то, что в состав топологического рисун- ка плат входят компоненты, специфич- ные для данного диапазона, например направленные ответвители, фильтры, различные согласующие элементы, резисторы, конденсаторы, индуктивно- сти и т.д. Основными путями совершен- ствования ГИС СВЧ являются улучше- ние электрических характеристик, сни- жение массы и габаритов, улучшение тепловых режимов работы, повыше- ние надёжности, технологичности, сни- жение стоимости. Именно с этих пози- ций следует оценивать различные кон- струкции и технологии изготовления ГИС СВЧ, а также их отличия от анало- гичных устройств на печатных платах. Очевидно, что ГИС СВЧ резко превос- ходят устройства на печатных пла- тах по массогабаритным показателям. В настоящее время разработано и успешно применяется большое коли- чество разнообразных конструктив- но-технологических вариантов ГИС СВЧ. Классификация их может осущест- вляться по различным признакам и кри- териям: конструктивным, технологиче- ским, по степени интеграции, физи- ческому принципу работы активных элементов, быстродействию, по потре- бляемой мощности, способу примене- ния в аппаратуре и т.д. ГИС СВЧ обычно представляет собой диэлектрическую подложку, как правило полированную с одной стороны и (с целью снижения стоимости ГИС) шлифованную с дру- гой. На полированной поверхности подложки формируют сосредоточен- ные элементы: резисторы, конденсато- ры, индуктивности и распределённые элементы схемы – микрополосковые линии (МПЛ), а на обратную, шлифо- ванную сторону подложки наносят экранную заземляющую металлиза- цию. Традиционным для классифика- ции ГИС СВЧ является признак разде- ления по конструкцииМПЛ и их метал- лизационной структуре [2]. Для изготовления плёночных пассив- ных элементов и экранной заземляю- щей металлизации в ГИС СВЧ исполь- зуют две технологии: толсто- и тонко- плёночную. Толстоплёночная технология осно- вана на механическом нанесении на подложку проводящих, диэлектриче- ских и резистивных паст через соответ- ствующие трафареты с последующей термической обработкой подложки с нанесёнными элементами схемы при температурах +400…+1350 ° С в зависи- мости от состава пасты и назначения термообработки. В процессе нанесе- ния пасты происходит формирование того или иного слоя интегральной схе- мы. Пасты представляют собой суспен- зию порошков наполнителя и стекла (фритты) в какой-либо органической связующей жидкости или растворе. Наполнитель является основой пасты и придаёт плёнкам необходимые рези- стивные, проводящие или диэлектриче- ские свойства. Основные требования, предъявляемые к пастам: ● возможность нанесения их через тра- фарет и термообработка (вжигание); ● воспроизводимость свойств; ● хорошая адгезия к подложке; ● совместимость с другими элементами; ● соответствующие электрические свойства; ● способность к пайке и термокомпрес- сионной сварке. Паста должна обладать определён- ной величиной вязкости. Слишком большая вязкость приводит к расте- канию пасты и искажению рисунка, а слишком малая – к плохому продавли- ванию пасты через трафарет. В каче- стве наполнителей проводниковых паст используются порошки металлов и сплавов с размером частиц не более 5 мкм. Размеры и форма частиц оказы- вают сильное влияние на физические и электрические свойства толстых плё- нок. Наполнители паст должны обла- дать крайне низкой химической актив- ностью при высоких температурах в оксидирующей среде и при соприкос- новении с химически активным сте- клом, а также быть устойчивы к воз- действию припоя, применяемого при монтаже пайкой. В качестве наполни- телей чаще всего используются бла- городные металлы: золото, серебро, сплавы золото/палладий, золото/пла- тина, серебро/палладий и др. Наряду с перечисленными наполнителями из благородных металлов для изготовле- ния проводниковых паст применяются неблагородные металлы: медь, никель, алюминий, вольфрам, молибден. Они обеспечивают не только меньшую сто- имость паст, но и, в ряде случаев, луч- шие параметры и стабильность при высоких температурах. Медь, напри- мер, является единственным металлом с высокой электропроводностью, к кото- рому можно присоединять внешние выводы как сваркой, так и пайкой. Кро-