Все перечисленные материалы обладают высокими электроизоляционными свойствами: Pj, Ч= 10-ЮОм см, tg6 < 0,005... 0,01 (при 1 МГц), электрическая прочность 20-90 кВ/мм.

Корпуса интегральных микросхем

Корпуса микросхем служат для защиты рабочих элементов и подложки от механических воздействий и влияния влаги.

По конструктивно-технологическому признаку корпуса классифицируются следующим образом.

- Металлостеклянные-корпус имеет металлическую крышку и стеклянное или металлическое основание с изоляцией выводов стеклом. Крышка соединяется с основанием сваркой.

- Металлокерамические-корпус имеет металлическую крышку и керамическое основание. Крышка соединяется с основанием пайкой или сваркой.

- Металлополимерные-корпус имеет металлическую крышку, в которую помещается подложка с рабочими элементами и выводами. Герметизация осуществляется заливкой влагостойким компаундом.

- Керамические-корпус имеет керамические крышку и основание. Крышка соединяется о основанием пайкой.

- Пластмассовые-корпус имеет пластмассовые крышку и основание. Крышка соединяется с основанием опрессовкой.

Выводы микросхем могут лежать в плоскости основания корпуса (планарные выводы) или быть перпендикулярными ему (штыревые выводы). Штыревые выводы по сечению могут быть круглыми или прямоугольными.

Выводы изготавливаются из ковара-металлического сплава, имеющего температурный коэффициент расширения (ТКР), близкий к ТКР стекла или керамики. Для улучшения смачиваемости выводов припоями и предохранения от окисления поверхность их покрывается тонким слоем золота.

Подложки микросхем крепятся к основанию корпуса пайкой или приклеиваются. Выводы корпуса соединяются с контактными площадками подложки с помощью золотых проволочек толщиной от 20 до 50 мкм, присоединяемых с помощью термокомпрессии, лазерной или электроннолучевой сварки.

Основные правила конструирования гибридных схем

Последовательность разработки гибридных пленочных микро-ciceM:

а) Проведение анализа принципиальной электрической схемы устройства с учетом максимального использования типовых микросхем, выпускаемых промышленностью, возможностей пленочной технологии, параметров и конструкции имеющихся навесных дискретных элементов, а также условий эксплуатации, заданной надежности и стоимости микросхем.

б) Разбивка схемы устройства на функциональные узлы с учетом применения типовых микросхем, рекомендованных размеров подложек и максимальной унификации вновь разрабатываемых микросхем.

в) Разработка конструкции и топологии микросхем.

г) Оформление конструкторской документации на микросхемы.

д) Изготовление экспериментальных образцов микросхем.

е) Проведение полного объема испытаний в соответствии с техническим заданием или техническими условиями.

ж) Корректировка технической документации по результатам испытаний экспериментальных образцов.

В комплект конструкторской документации на гибридную схему входят:

а) Принципиальная электрическая схема.

б) Сводная спецификация.

в) Сборочный чертеж микросхемы.

г) Топологические чертежи подложки с пленочными элементами.

д) Чертежи на специальные элементы (при наличии).

е) Технические условия на микросхему.

ж) Паспорт с рекомендациями по применению микросхемы. Для составления топологии пленочной схемы (габаритов и

взаиморасположения отдельных рабочих элементов схемы) нужно рассчитать геометрию каждого элемента.

Пленочные резисторы лучше всего изготовлять прямоугольной формы. Изменяя отношение длины пленки к ширине в пределах от 0,1 до 10 (при постоянной ширине), можно получить резисторы, отличающиеся по величине сопротивления в 100 раз.

Минимальный линейный размер резистора определяется материалом пленки, технологией нанесения или изготовления масок, возможностями Контроля процесса производства и заданной величиной допуска на сопротивление резистора.

Максимальная рассеиваемая мощность на резисторе ограничивается допустимой температурой для данного материала пленки и зависит от теплопроводности подложки, от отношения площади, занятой резистором, ко всей площади подложки, а также от выбранного способа охлаждения и температуры окружающей среды.

Минимальная длина а и ширина b резистора подсчитываются по заданной величине сопротивления R, величине удельного сопротивления ррзаданной мощности рассеяния Р допустимой мощности

рассеяния Рк для данного материала пленки по формулам:

а=Ь-- и Ь:

Достигнутый в настоящее время уровень изготовления масок ие позволяет получить ширину резистора 6 менее 100 мкм. Поэтому, если по расчету b получается менее 100 мкм, то ширину резистора выбирают равной 100 мкм, а длину а соответственно пересчитывают. При ширине b = 100-200 мкм точность изготовления резистора равна 15-20%. Для получения 10%-ной точности ширину необходимо выбирать более 300 мкм.

Чем больше номинальное значение сопротивления, тем легче обеспечить повышение точности изготовления. Для сопротивлений R = 30... 100 Ом точность равна ±20%.

Геометрия коидеисаторов. Толщина диэлектрических пленок ограничена сверху и снизу и для большинства материалов лежит в пределах от 0,1 до 2 мкм. Поэтому при постоянной средней толщине диэлектриков емкость конденсаторов будет определяться площадью

их обкладок и диэлектрической проницаемостью выбранного материала. Если в качестве диэлектрика используется слой в 1 мкм из моноокиси кремния или сульфида цинка, то удельную емкость можно считать равной 5000-10 ООО пФ/см. Однако нужно учитывать, что по самой природе пленочных схем в них невозможно получить сосредоточенную емкость. Емкости носят распределенный характер, поэтому задача их точного расчета очень сложна и всегда требует экспериментальной проверки.

Ориентировочно величина многослойной емкости может быть определена по формуле

0,0885 e(w - l)S d

где С--емкость, пФ; е -диэлектрическая проницаемость диэлектрика; и - число слоев; S-площадь пластин, см; d-толщина диэлектрика, см.

Толщина диэлектрика d должна быть не менее величины d nH, мм, определяемой по формуле

мин= (1,5-2)-,

где {/-рабочее напряжение конденсатора; £ -электрическая прочность материала диэлектрика.

Конденсаторы с большим числом слоев обычно стараются не применять, так как это приводит к повышению стоимости и связано с дополнительными трудностями изготовления.

Диэлектрическая проницаемость моноокиси кремния (е = 6) сильно зависит от условий осаждения. Поэтому значение емкости может быть воспроизведено с точностью порядка ± 15%.

Сульфид цинка позволяет получить е = 8 и обеспечивает лучшую воспроизводимость (±5%).

Размещение элементов схемы на подложке. При размещении необходимо выполнять два основных условия: свести к минимуму паразитные связи и равномерно распределить тепловые нагрузки Задача точного анализа паразитных связей многослойной пленочной схемы очень сложна. Практически для этой цели используется послойная аппроксимация в сочетании с моделированием на обычных компонентах.

Бескорпусные полупроводниковые приборы с проволочными выводами, входящие в гибридную схему, крепятся к подложке с помощью клея. Проволочные выводы приборов соединяются с контактными площадками пленочной схемы с помощью импульсной пайки, лазерной или электроннолучевой сварки, термокомпрессии.

Типовые и широкоприменяемые гибридные пленочные микросхемы

Полная номенклатура, принципиальные схемы, электрические и эксплуатационные параметры типовых и широкоприменяемых гибридных пленочных схем, выпускаемых отечественной электронной промышленностью, приводятся в официальных справочниках по интегральным микросхемам.