Современная электроника №8/2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 Таблица 3. Технологические возможности производства керамики HTCC Технологический элемент Размер, мкм Обозначение Контактные площадки Ширина площадки ≥ 250 a Расстояние между площадками ≥ 200 b Расстояние от площадки до края подложки ≥ 150 c Сигнальные дорожки Диаметр отверстия ≥ 150 d Диаметр площадки ≥ 400 e Шаг отверстия ≥ 650 f Расстояние от площадки до края подложки ≥ 650 g Ширина дорожки ≥ 150 h Расстояние между дорожками ≥ 100 i Расстояние от дорожки до края подложки ≥ 500 j Сквозные отверстия Диаметр отверстия ≥ 400 k Диаметр площадки a + 300 l Расстояние между вырезами ≥ 600 m Расстояние от площадки до проводящего слоя ≥ 200 n ку из оксида алюминия и нитрида алю- миния, при условии, что тепло с под- ложки может рассеиваться только с основания корпуса микросборки на корпус изделия, куда будет установ- лена микросборка. Одним из крите- риев определения достаточной пло- щади для отвода тепла от кристалла – это температура в установившемся режиме. Она не должна превышать +80…+85°С при температуре окружа- ющей среды +20°С. Кристалл размером 5,6 × 5,0 мм, уста- новленный в центр керамической под- ложки на основе оксида алюминия раз- мером 80,0 × 80,0 мм, нагревается до температуры выше +140°С (см. рис. 2). При этом тепло не рассеивается по всей площади подложки. Таким обра- зом, данное решение не удовлетворяет предъявляемым к изделию требовани- ям. Аналогичные результаты получают- ся и для второго кристалла размером 7,33 × 7,31 мм. Кристалл размером 5,6 × 5,0 мм, уста- новленный в центр керамической под- ложки из нитрида алюминия размером 18,0 × 18,0 мм, нагревается до +80,4°С (см. рис. 3), что удовлетворяет требовани- ям. Расчёт температуры второго кри- сталла размером 7,33 × 7,31 мм, установ- ленного на такуюже подложку, показал результат +78,9°С, что также удовлетво- ряет требованиям задания. На рисунке 4 представлено расчётное распределение температуры кристал- лов, установленных на керамическую подложку 36,0 × 18,0 мм, при работе двух транзисторов одновременно. Макси- мальная температура нагрева кристал- ла не изменилась. Исходя из получен- ных результатов, выбранные габариты корпуса составили 36,0 × 18,0 мм. Одной из технологий производ- ства, которой обладает компания АО «ТЕСТПРИБОР», является производ- ство высокотемпературной керами- ки HTCC. Отличительная особенность данной керамики от низкотемператур- ной заключается в более высокой тем- пературе спекания слоёв керамических плат – +1500…+1600°С (в технологии LTCC температура спекания не превы- шает +1000°С). Достоинствами керами- ки HTCC являются: ● малые допуски на размеры– благода- ря низкому коэффициенту теплового расширения обеспечиваетсяповышен- ная стабильность размеров корпусов; Таблица 2. Параметры керамики Материал Оксид алюминия (99,5%) Нитрид алюминия Химическая формула Al 2 O 3 AlN Температура плавления, °C 2072 2397…2507 Максимальная рабочая температура, °C +1750 +1027…+1727 Коэффициент теплового расширения, 1 × 10 –6 •°C –1 7,0…8,4 4,3…9,0 Удельная теплоёмкость, Дж/(кг•К) 880 740–820 Теплопроводность, Вт/м 2 •K 25,5…35,0 60…177 Диэлектрическая проницаемость 9,8 8,3…9,3 Объёмное удельное сопротивление, Ом•см > 10 14 > 10 14 Рис. 4. Распределение тепла на AlN размером 36 × 18 мм от двух кристаллов Макс: 80.4 80,4 80 79,5 79 78,6 78,1 77,7 77,2 76,7 76,3 75,8 75,4 74,9 T, ° C ● коэффициент теплового расширения (КТР) высокотемпературной керами- ки достаточно близок к КТР кремния, что позволяет монтировать кристал- лы непосредственно на керамическое основание; ● высокие диэлектрические и тепло- вые характеристики корпусов: в за- висимости от используемой марки керамики электрическая прочность варьируется от 45 до 60 кВ/мм, тан- генс угла диэлектрических потерь (tg δ ) – от 0,006 до 0,021, а диэлек- трическая проницаемость (e) – от 6 до 10 в гигагерцовом диапазоне частот; e Сигнальные дорожки Сквозные отверстия Контактные площадки d f g c b a m n j h i k l