Современная электроника №5/2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 21 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2019 ме того, медь имеет хорошую адгезию к керамическим подложкам, высокую теплопроводность, стойкость к выще- лачиванию и радиации, хорошие свой- ства в диапазоне СВЧ. В качестве напол- нителей резистивных паст применяют- ся серебро, золото, палладий, платина, рений, окислы таллия, рутения, рения, палладия, а также различные компози- ции: серебро/палладий/оксид палла- дия, серебро/оксид рутения, висмут/ рутений, рутений/иридий, платина/ оксид иридия и др. Толстоплёночные резисторы имеют номиналы сопротив- лений от 1 до 10 Ом, удельное сопро- тивление от 1 до 110 − 8 Ом · м и широкий диапазон значений ТКС. При изготовлении диэлектриче- ских паст для конденсаторов в каче- стве наполнителей применяют смеси порошков керамических материалов и флюсов, а также стёкла и ферроэлек- трические материалы. Например, пасты на основе композиции титанат бария / оксид титана / оксид алюминия / лег- коплавкое стекло имеют диэлектриче- скую проницаемость от 10 до 2000. Диэлектрики для межуровневой изо- ляции проводников изготавливают на основе стеклокерамических материа- лов. По сравнению с диэлектриками для конденсаторов они обладают меньшей диэлектрической проницаемостью. В качестве постоянного связующе- го в состав паст входят стёкла, кото- рые не удаляются после формирова- ния плёнки и остаются в готовом плё- ночном элементе. В проводниковой пасте стекло служит для удерживания в контакте зёрен наполнителя и для обеспечения адгезии толстой плёнки к подложке. При выборе состава стек- ла необходимо учитывать зависимость его вязкости от температуры, смачи- вание подложки, химическую актив- ность и коэффициент термического расширения. Эти свойства влияют на режим термообработки, образование механических связей между зёрнами металлического наполнителя, удель- ное сопротивление плёнки и процессы подсоединения выводов к контактным площадкам. От состава стекла в значи- тельной степени зависит стабильность параметров резисторов. В диэлектрике, применяемом для межуровневой изо- ляции проводников, постоянное связу- ющее является одновременно и основ- ным функциональным компонентом. В диэлектрики конденсаторов стекло не должно вносить дефектов, приводящих к возникновению коротких замыканий между обкладками. В качестве посто- янного связующего применяются лег- коплавкие стёкла: свинцово-боросили- катные, цинк-боросиликатные и кадми- евые. В качестве органических связующих и растворителей паст применяется широкий набор материалов: этилцел- люлоза, воски, ланолин, вазелиновое масло, циклогексанол, жидкие смолы и органические растворители. Органи- ческие связующие и растворители вво- дятся для обеспечения равномерного распределения частиц порошков раз- личных компонентов в процессе приго- товления пасты, для получения опреде- лённой консистенции и для придания пасте необходимой вязкости. При нане- сении пасты на подложку органические связующие полностью удаляются в про- цессе термообработки. При неполном удалении органических связующих в составе диэлектрика, например, оста- ётся углерод, который резко повыша- ет электропроводность. Специальные добавки вводят в состав паст для улуч- шения адгезии, паяемости и для при- дания пастам тиксотропности, т.е. спо- собности под действием механическо- го давления увеличивать текучесть и затем после прекращения этого воз- действия снова загустевать. Для при- дания пастам тиксотропных свойств в их состав вводят высокомолекулярные соединения, например фуранкарбоно- вую или терефталевую кислоты. Про- водники толстоплёночных схем изго- тавливаются путём нанесения про- водниковых паст через трафареты. Проводниковые пасты должны обеспе- чивать получение следующих характе- ристик композиции (после вжигания): ● высокую удельную проводимость во избежание заметного падения напря- жения и нагрева; ● высокую адгезию плёнки с подлож- кой, поскольку непосредственно к ней присоединяются выводы и на- весные элементы; ● возможность присоединения к по- верхностям проводников монтаж- ных проводов и навесных элемен- тов посредством пайки или сварки; ● устойчивость к воздействиям, свя- занным с выполнением технологи- ческих процессов, и способность вы- держивать заданные условия эксплу- атации. Проводники должны изготавливать- ся предельно короткими, чтобы умень- шить сопротивление схемы. Поверх- ностное сопротивление толстоплёноч- ных проводников должно изменяться в пределах 0,005…0,1 Ом/ ò в зависи- мости от типа применяемой пасты. Для нанесения проводников необхо- димо использовать только одну сто- рону подложки. Количество пересе- чений должно быть минимальным, поскольку для их создания необхо- димы две дополнительные операции нанесения и вжигания плёнок (нане- сение межслойного диэлектрика и вто- рого проводящего слоя). Для современ- ной технологии стандартной шириной проводника считается 0,25 мм, однако, если это необходимо, можно изготав- ливать полоски шириной до 0,125 мм. Такие же значения допускаются и для расстояний между проводниками. Толщина слоя проводника, напри- мер на основе композиций палладий/ серебро, составляет 10…25 мкм, мини- мальная ширина (длина) проводни- ка 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 рецеп- турного состава пасты. Реальная точ- ность изготовления элементов тополо- гического рисунка по толстоплёночной технологии составляет ±20 мкм [3]. Однако из-за слабой химической свя- зи толстых плёнок с полированной поверхностью ухудшается точность нанесения рисунка схемы, плёнки име- ют плохое сцепление с полированной подложкой, при воздействии высокой температуры (+300 ° ) и влажности про- исходит их отслаивание, при этом воз- растают потери, что существенно для применения в СВЧ-диапазоне. Эти явле- ния не наблюдаются при нанесении толстых плёнок и получении тополо- гического рисунка на шлифованной поверхности подложки. Отмеченные недостатки ограничивают использо- вание толстых плёнок для формирова- ния пассивной части, особенно микро- полосковых линий ГИС СВЧ в диапазо- не частот выше 4 ГГц [2]. Тонкоплёночная технология основа- на на получении слоёв, используемых для формирования пассивных плёноч- ных элементов, методами термическо- го испарения исходных материалов в вакууме 1,33 × 10 − 3 +1,33 × 10 − 4 Па (магне- тронное или ионно-плазменное рас- пыление мишени из исходного мате- риала). Определённая конфигурация элементов при тонкоплёночной тех- нологии обеспечивается методом трав-