Современная электроника №5/2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 24 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2019 гании пасты при Т =+1360 ° C происходит более глубокое взаимодействие компо- нентов керамики в результате увеличе- ния количества легкоплавкого компо- нента – меди. На отшлифованную поверхность подложки также методом сеткогра- фии наносили сплошной заземляющий слой из уже описанных паст и опреде- ляли адгезионную прочность на отрыв. В таблице 3 представлены данные по адгезионной прочности металлизаци- онных слоёв из различных паст. Как видно из таблицы, наиболь- шей адгезионной прочностью обла- дает паста на основе Mo, Cu и стек- ла. В ГИС CBЧ большое значение име- ет величина потерь СВЧ-энергии в микрополосковых линиях, в связи с чем проводились измерения этих потерь в металлизационных структу- рах, полученных толстоплёночным, тонкоплёночным и комбинирован- ным (с лицевой стороны подложки – напыление, с обратной – трафарет- ная печать) методами. Для создания работоспособных плат ГИС СВЧ поте- ри СВЧ-энергии в металлизационных структурах должны быть минималь- ными. Измерения затухания мощности про- водились на тест-платах (см. рис. 3) с помощью автоматического измерителя K CTV типа Р2-47 в диапазоне частот 600– 1200 МГц на фиксированных частотах через 200 МГц. Были изготовлены тест-платы с раз- личной металлизационной структу- рой, на которых проводились изме- рение K CTV и ослабления СВЧ-сигнала в МПЛ ( α изм. ). 3атухание СВЧ-энергии вычислялось по формуле: α = α изм. –10lg( K CTV +1) × 2/4 K CTV . Измерялось также сопротивление микрополосковой линии на постоян- ном токе с помощью цифрового оммет- ра. Результаты измерений представле- ны в таблице 4. По комбинированной технологии были изготовлены платы ГИС СВЧ. Металлизация обратной стороны и торцов плат производилась вжигани- ем пасты Mo, Cu, стекло, лицевой сто- роны – напылением Cr, Cu. Лицевая cторoнa и торцы плат покрывались золотом, обратная сторона – сплавом олово–висмут. Структура покрытий на торце показана на рисунке 4. Сопротивление торцов на изготов- ленных платах составляло от 0,011 до 0,022 Ом. Адгезия напылённых слоёв находилась в пределах 230 …360 кг/см 2 и в среднем составляла 300 кг/см 2 . При вжигании пасты подложка подверга- ется воздействию высокой температу- ры (до +1350 ° C), что оказывает влия- ние на её свойства. В [4] исследовалось влияние высокой температуры (до +1500 ° C) на свойства подложек. Пока- зано, что при температуре до +1350 ° C диэлектрическая проницаемость и пpочность керамики остаются без изменений. Класс чистоты обработки поверхности большинства подложек из керамики ВК-100 не изменяется, ухудшение шероховатости поверхно- сти на некоторых подложках происхо- дит в пределах одного класса. Чистота обработки поверхности подложек из керамики ВК-94 (22ХС) ухудшается на 1–2 класса. Таким образом, совмеще- ние толсто- и тонкоплёночной техно- логий для создания ГИС СВЧ возмож- но на подложках из керамики ВК-100. На платах, изготовленных комбиниро- ванным методом, были собраны ГИС СВЧ с рабочей частотой до 4,3 ГГц, которые обеспечивали необходимые параметры и удовлетворяли требова- ниям ТУ на данное изделие. В ЫВОДЫ 1. Наибольшую механическую проч- ность соединения металлизацион- ного слоя с подложкой имеют па- стыМо, Сu, стекло (330 кг/cм 2 ) и Мо, Mn, Si, Сu (320 кг/cм 2 ). 2. Потери СВЧ-энергии в МПЛ, изготов- ленных по тонкоплёночной техноло- гии, меньше, чем в МПЛ, изготовлен- ных по комбинированной техноло- гии, в среднем на 0,4 дБ (9%). 3. Потери СВЧ-энергии в МПЛ, покры- тых золотом, меньше, чем в МПЛ, по- Таблица 4. Потери СВЧ-энергии в различных металлизационных структурах Металлизационная структура Сопротивление на постоянном токе, Ом Потери СВЧ-энергии на частотах, дБ Примечание 600 МГц 800 МГц 1000 МГц 1200 МГц Cr, Cu; покрытие Au с двух сторон 1,42 0,33 0,53 0,81 0,39 Напыление с двух сторон Cr, Cu; покрытие Au с лицевой стороны, Sn, Bi – с обратной 1,73 0,58 0,73 0,74 0,76 Напыление с двух сторон Mo, стекло; покрытие Au с лицевой стороны, Sn, Bi – с обратной 8,14 3,43 3,45 3,69 3,71 Сеткография с двух сторон Mo, Cu, стекло; покрытие Au с лицевой стороны, Sn, Bi – с обратной 5,71 3,39 3,36 3,47 3,54 Сеткография с двух сторон Mo, Mn, Si; покрытие Au с лицевой стороны, Sn, Bi – с обратной 7,46 3,32 3,29 3,333 3,69 Сеткография с двух сторон Mo, Mn, Si, Cu; покрытие Au с лицевой стороны, Sn, Bi – с обратной 6,16 2,84 2,84 3,05 3,18 Сеткография с двух сторон Mo, MnTiO 3 , Cu; покрытие Au с двух сторон 3,27 1,1 1,5 2,06 1,83 Сеткография с двух сторон Mo, MnTiO 3 , Cu; покрытие Sn, Bi с двух сторон 3,34 1,54 1,94 2,37 2,0 Сеткография с двух сторон Cr, Cu; покрытие Au с лицевой стороны; Mo, Cu, стекло; покрытие Sn, Bi с обратной стороны 1,31 0,76 0,78 1,19 1,3 С лицевой стороны – напыление, с обратной – сеткография Cr, Cu; покрытие Au с лицевой стороны; Mo, Mn, Si; покрытие Sn, Bi с обратной стороны 1,65 0,9 0,97 1,26 1.38 С лицевой стороны – напыление, с обратной – сеткография Таблица 3. Адгезионная прочность металлизационных слоёв из различных паст Состав металлизационной пасты Адгезионная прочность, кг/см 2 Мо, стекло 300 Мо, Mn, Si, Cu 320 Мо, Mn, Si 250 Мо, Cu, стекло 330 Мо, Mn TiО 3 , Cu 220 Примечание: 1 – керамика; 2 – металлизационный слой, нанесённый трафаретной печатью (сеткографией); 3 – слой никеля, осаждённый гальваническим способом; 4 – слой золота, осаждённый гальваническим способом. Рис. 4. Микрошлиф торцевой части керамической подложки с нанесённым заземляющим проводником 4 3 2 1