Конструкция и технология изготовления толстопленочных гибридных ИС

Введение
Интегральной микросхемой или ИМС - называется конструктивно завершенное изделие электронной техники, выполняющее определенные функции преобразования электрических сигналов. ИМС представляет собой совокупность электрически связанных электронных элементов, выполненных в едином технологическом процессе.
По способу производства ИМС на полупроводниковые и пленочные. В полупроводниковых ИМС все элементы и часть межсоединений сформированы в приповерхностном слое полупроводниковой (обычно кремниевой подложки). В толстопленочных ИМС пассивные электрорадиоэлементы (ЭРЭ) выполнены в виде тонких меньше 1 мкм, нанесенных на диэлектрическую подложку.
Гибридные ИМС (ГИМС) являются комбинацией бескорпусных миниатюрных активных приборов и пленочных пассивных ЭРЭ расположенных на одной диэлектрической подложке. Дискретные активные ЭРЭ называют навесными компонентами ГИМС. В отличие от обычных дискретных компонентов элементы ИМС называются – интегральными (например интегральный транзистор, резистор, диод).
Целью данной работы – является теоретический анализ конструкционного исполнения и технологии производства толстопленочных гибридных ИМС.

 
1. Теоретическая информация

Производство толстопленочных интегральных схем (ГИС) - это комплекс технологических операций, включающих подготовку поверхности, нанесение слоя на поверхность и формирование толстопленочных элементов, а также установку и сборку неподвижных элементов. Простейшая толстопленочная ГИС показана на рисунке 1.


Рисунок 1 - Структура (а) и схематическое изображение (б) фрагмента тонкопленочной ГИС: 1 - 4 - внешние контактные площадки для сварочных выводов; 5 - подложка; 6 - сопротивление; 7 - шарнирный элемент (транзистор); 8 - пленочный конденсатор); 9 - клей.
Для маломощных ГИС в качестве материала подложки чаще всего используются стеклокристаллические материалы - ситаллы с содержанием SiO2 от 30 до 90%, оксиды Al, Ti, B, Mg, K, Li. Для высокопроизводительных ГИС и СВЧ-ГИС, используется поликор, имеющий гораздо меньший тангенс угла диэлектрических потерь tgd и более высокую теплопроводность, чем ситалл.
Когда требуется хороший отвод тепла, высокая механическая прочность и прочность, металл покрывают диэлектрическим покрытием. В этом случае нет необходимости упаковывать интеллектуальную собственность, поскольку подложка является частью упаковки. Стали с покрытием менее дороги, чем другие металлические материалы, но они тяжелее и имеют более низкие характеристики теплопередачи, чем другие металлические материалы. Легкие и менее прочные алюминиевые подложки - самые легкие в мире. Покрытие других металлических подложек осуществляется с помощью легкой и прочной титановой основы с обернутой сверху алюминиевой фольгой.
Полиимидные пленки играют все более важную роль в производстве гибридных толстопленочных БИС. Гибкие полиимидные пленки обладают высокой прочностью на разрыв, прекрасными изоляционными свойствами (ξ = 3,5; tgδ = 3 × 10-3 при частоте 1 кГц), электрической прочностью (150-275 × 106 В / м), химической стойкостью и огнестойкостью. ... Они обладают высоким уровнем излучения и самой высокой термостойкостью среди полимеров, не теряют гибкости при температурах жидкого азота и выдерживают высокие температуры до +400 ° C).
Полиимидные пленки широко используются при производстве гибридных толстопленочных БИС на основе металла с многослойной разводкой и гибкими печатными платами в качестве автономной подложки. Полиимидные пленки технологичны, устойчивы к травлению в щелочах и кислотах,
Недостатком полиимидных пленок является их высокая стоимость, поскольку они получают из сложных синтезированных соединений, которые осуществляются в несколько стадий и требуют использования дорогостоящих исходных материалов.
Промышленность производит подложки различных размеров. При выборе материала носителя ориентируйтесь на ряд типоразмеров, чего можно добиться, разделив стороны по безотходной технологии несущего основания (96 × 120 мм2) на доли, кратные 2 и 3. В результате получаются подложки,