35.4 Конструктивно-технологические варианты изоляции элементов микросхем друг от друга.

Изоляция эл-в обратно смещенным р-n переходом с использ разделительной диффузии в эпитакс слое.

Особенности изоляции p-n переходами. В подложке перед наращиванием эпитаксиального слоя создают скрытый n⁺слой (локальной диффузией донорных примесей (мышьяк или сурьма) с малым коэфф диффузии по сравнению с бором или фосфором). Далее наращивают эпитак слой. При последующих операциях скрытый n⁺ слой под действием высоких температур расширяется как в область подложки, так и в область эпитаксиального слоя. Затем формир изолирующую область p⁺ типа диффузией бора через маску из SiO₂ на глубину, превышающую толщину эпитакс слоя. Базовую область формир локальной диффузией бора на глубину 2…3 мкм. Затем локальной диффузией создают эмиттерную область n-типа и коллекторную контактную область. Донором служит фосфор, имеющ повышенный коэфф диффузии и повыш растворимость в кремнии. Глубина залегания эмиттерного перехода составляет 1,5…2 мкм.

В пленке SiO₂, покрывающей поверхность кристалла, создают контактные отверстия, через которые напыляют пленки Al для создания контакта к эмиттерной, базовой, коллекторной областям и подложке. Одновременно создают внутрисх соединения.

В режиме насыщения или в инверсном режиме эл переход n-n⁺ на границе скрытого слоя отражает дырки, инжектируемые из базы в коллектор. Поэтому при прямом смещении коллекторного перехода в структуре со скрытым слоем дырочная составляющая тока этого перехода ниже, чем в структуре без скрытого слоя, следовательно, увеличивается коэффициент передачи.

Изоляция элементов с помощью диэл слоя м/у подложкой и выделяемой у поверхности области полупроводника (рис. 4), в которой затем создается тот, либо иной элемент схемы, например n-p-n транзистор, В качестве диэл использ SiO₂. По сравнению с изоляцией p-n-переходом диэл изоляция позволяет снизить емкость м/у эл-ми микросхемы и подложкой, на порядок уменьшить ток утечки. Схемы с такой изоляцией обл лучшими частотн св-ми, имеют более высокое пробивное напряжение и лучшую радиационную стойкость. Однако диэл изоляция плохо отводит тепло из-за низкой теплопроводности изолирующего слоя.

К перспективным относится изопланарная технология изготовления элементов интегральных схем, основанная на применении в качестве изоляции термически выращенного окисла SiO₂

36.1 Особенности проектирования печатных плат для поверхностного монтажа.

Печатная плата представляет собой изоляционное основание с нанесенными на него тонкими электропроводящими покрытиями, которые выполняют функции монтажных проводов и элементов схемы.

Новые технологии пов-ого монтажа привели к уменьшению габаритов компонентов в 3–6 раз;появились новые корпуса ИС с малым шагом между выводами (0,5мм), корпуса с шариковыми выводами (BGA), новые малогабаритные дискретные компоненты и соединители;повысилась точность изг-ния ПП,увеличились возможности для разводки сложных устройств. Преимущества пов-ого монтажа: высокая плотность компоновки, улучшение электромагнитной совместимости.

Особенностью печатного эл-кого монтажа является нанесение на изоляционное основание металлизированного слоя, эквивалентного обычному монтажному проводнику. Крепление проводников на плате осуществляется за счет мех-кого сцепления металла с изоляционным материалом. Применение печатного электромонтажа снижает трудоемкость сборочных и монтажных работ.

Методы изготовления печатного монтажа отличаются способами образования проводникового слоя и процессом нанесения расунка проводников на поверхность платы. Наиб. распространение получили:

- по образованию проводникового слоя – способы электрохимического осаждения металла, травления незащищенных участков сплошного слоя медной фольги, предварительно нанесенной на плоскость листового диэлектрика, вжигания в плоскость соединений серебра, разбрызгивания расплавленного металла и, наконец, распыления металла в вакууме возгонкой или воздействием эл-кого поля;

- по нанесению позитивного или негативного изображения проводников – способы фотолитографического копирования на плоскость, покрытую светочувствительным слоем, использования трафаретов, тиснения изображения на плоскость, гравирования плоскости, предназначенной для покрытия, и нанесения изображения печатанием защитной краской на плоскости фольги.

Размеры плат для одностороннего или двухстороннего печатного монтажа д.б. не более 220x380, а по толщине 1,5-3,0 мм. Печатный элекромонтаж разрабатывается с использованием координатной сетки с шагом 2,5 и 1,25 мм. Расстояние между компонентом и краем платы д. б. не менее 1,25 мм. При проектировании плат следует учитывать предпочтительное расположение компонентов. Компоненты одного типа предпочтительно размещать в одном направлении и по возможности группировать их вместе.

Использование пов-ого монтажа существенно увеличивает плотность установки компонентов на плату. В современных производствах поддерживается ширина пров-ка и зазора 0,15 мм, кот. на сегодняшний день наиболее распространена и в основном заменила величину 0,3 мм. Часто применяют ширину проводника и зазора 0,125 мм.

Широкие проводники, подходящие к контактным площадкам, могут помешать хорошему припаиванию элементов, так как тепло будет «уходить» с площадки по широкому проводнику, в результате пайка получится «холодной». Варианты решения проблемы:

1 .Используются узкие проводники, соединяющие непосредственно контактную площадку и широкий проводник, как показано на рис. 8. Ширина подводящего, «узкого», проводника может варьироваться в пределах 0,25–0,125 мм;

2. Проводить дорожки между соседними площадками рекомендуется так, как показано на рис., при условии отсутствия жестких требований к длине проводника;

3. Со всех сторон контактной площадки наносят маску, которая препятствует перемещению расплавленного припоя вдоль проводника. Этот способ м. успешно применяться, когда игнорируются первые два.

Рекомендуемый размер площадки под переходное отверстие при 4–5-м классе точности платы должен быть равен диаметру отверстия плюс 0,4–0,5 мм. Размер переходных отверстий должен выбираться в зависимости от толщины платы и рекомендованного производителем отношения толщины платы и мин-ого диаметра металлизированного отверстия.

При групповой пайке SMD-компонентов необходимо визуально проверить платы на отсутствие обрывов и перемычек. Перед пайкой необходимо промыть заготовки печатных плат для устранения следов загрязнений, обезжиривания и активизации поверхности. Промывать можно спиртом или смесью, затем нанести на площадки предварительно подготовленную для обеспечения необходимой вязкости припойную пасту. Нанесение возможно при помощи диспенсера (дозатора) или трафаретным способом. Далее производится установка компонентов в соответствии с представленной документацией.