Распределенные lc- структуры

Функциональное объединение пленочной индуктивности и плоского конденсатора приводит к созданию пленочной LC-структуры, которая может используется в качестве резонансных элементов, линий задержки и т.п. В таких структурах плоская проводящая спираль играет роль одной из обкладок конденсатора.

На частотах ниже 200 МГц такие структуры могут заменять полосковые линии, а на более высоких частотах (до 16ГГц) конкурируют с ними.

В простейшем случае LC-структуры представляют собой индуктивность в виде круглой, квадратной или меандровой формы катушки, которая располагается на диэлектрическом основании, с обратной стороны которого нанесен немагнитный металлический экран. Экран может быть сплошным или содержать разрезы. В последнем случае имеется возможность изменять индуктивность LC-структуры при заданных габаритах и размерах. Такие разрезы устраняют вихревые токи на больших частотах. Экраны чаще всего применяются следующих видов:

Такая структура обладает определенной индуктивной емкостью, коэффициентом потерь и добротностью. Она может быть выполнена на полиамидной пленке или подложке, а затем приклеена на подложку микросхем.

Р езонансные LC-структуры отличаются от индуктивных наличием еще одного экрана, разрезанного с целью предотвращения вихревых токов. Такой экран незначительно уменьшает индуктивность LC-элементов, но позволяет несколько увеличивать и изменять распределенную емкость. При добавлении экрана собственная резонансная частота LC контура понижается. Резонансный элемент с дополнительным экраном является трехполюсником, и в зависимости от способа включения имеет различные частотные характеристики. Кроме этого, LC-структуры с дополнительным экраном позволяют осуществить развязку по постоянному току без дополнительных развязывающих конденсаторов. Такая структура может иметь следующий вид:

Изготовление LC-элементов возможно на основе технологий: двухсторонних печатных плат, двухсторонних фольгированных диэлектрических пленок и многоуровневых тонкопленочных структур (металл-диэлектрик-металл). Технология двусторонних печатных плат позволяет создавать функциональные устройства, работающее в диапазоне от десятков до сотен МГц.

Для более высоких частот целесообразно использовать фольгированные гибкие диэлектрические пленки. Обычно эти пленки имеют медную фольгу толщиной 35-40 мкм, которая стравливается до 5-7 мкм. Это необходимо для повышения разрешающей способности операций фотолитографии при производстве пленочных элементов.

Кроме этого, свойства гибких диэлектриков можно изменять созданием композиционных материалов, содержащих в полиамидной основе модифицирующие добавки.

Навесные компоненты гис

В ГИС и микросборках применяются навесные компоненты в случаях, когда данный элемент не может быть реализован по тонкопленочной технологии или массогабаритные характеристики тонкопленочных элементов уступают соответствующим характеристикам навесных элементов.

Навесные компоненты могут быть в бескорпусном и корпусном исполнении. Корпусные изделия используются только в микросборках, а в ГИС, как исключение. Чаще всего навесными компонентами в ГИС являются полупроводниковые микросхемы и БИС, диодные и транзисторные матрицы, отдельные диоды и транзисторы, миниатюрные конденсаторы и резисторы, трансформаторы и др.

Особенно выгодным является применение навесных конденсаторов и резисторов большого номинала. Они увеличивают высоту подложки в сборе, но позволяют значительно экономить площадь подложки. При решении вопроса о применении тонкопленочного или навесного конденсатора или резистора необходимо произвести расчет площади, занимаемой тонкопленочным вариантом элемента, а затем сравнить с площадью, занимаемой миниатюрным бескорпусным элементом того же номинала. Необходимо учитывать площадь контактных площадок под навесные элементы, которые должны быть увеличенного размера с целью проведенных монтажных операций пайкой или сваркой.

Выбор компонентов для конкретной ГИС производится исходя из схемотехнических, конструкторско-технологических требований, требований надежности, массогабаритных характеристик устройства, условий эксплуатации, сроков освоения, стоимости и т.д.

Поскольку надежность функционирования компонентов определена режимами их работы в схеме, следует учитывать зависимости электрических параметров от условий работы, значений токов, напряжений и мощности.

Выводы бескорпусных элементов могут быть гибкими, балочными, шариковыми, столбиковыми и торцевыми.

Недостатком элементов с гибкими и в некоторых случаях с торцевыми выводами является трудоемкость автоматизации процессов монтажа, т.к. требуются ручные операции пайки или сварки.

Применение компонентов с шариковыми и столбиковыми выводами позволяют автоматизировать процесс сборки, но затрудняет контроль качества сборки.

Элементы с балочными и торцевыми выводами дороги, но позволяют автоматизировать сборку, контролировать качество, увеличить плотность монтажа.

Способ монтажа компонентов на плату должен обеспечить сохранность формы, параметров и свойств, отвод тепла, стойкость микросхемы к термоциклированию, ударам и вибрации. Применяются следующие способы крепления элементов с различными типами выводов:

Для крепления к подложке компонентов используются стекла с температурной обработкой 450-500 ºС, термостойкие клеи на неорганической основе, ситаллы и клеи на основе компаундов. Они не должны разрушать защитные покрытия бескорпусных элементов. Жидкое стекло наносится в виде капли, а затем производится нагрев печи или установке пайки. Температурное отвердения клеевого соединения на основе эпоксидной смолы 60-110 ºС. Рекомендуется применять эпоксидный клей ВК-9.

Крепление приборов может также осуществляться с помощью припоя или эвтектическим сплавом. В этом случае место крепления компонентов на подложке нужно металлизировать. Крепление компонентов с шариковыми или столбиковыми выводами производится в защищенной атмосфере аргона, азота или гелия с применением припоя.

Соединение выводов компонентов с контактными площадками производится термокомпрессией, сдвоенным электродом, ультразвуком и пайкой низкотемпературным припоем. Остатки флюса в месте пайки должны обладать изоляционными свойствами и не вызывать коррозии.

Резисторы и конденсаторы с торцевыми выводами присоединяются либо пайкой, либо с помощью контактола К13-А.

Промышленностью выпускаются серии миниатюрных резисторов для ГИС: С2-12, С3-2, С3-3, СТ3-28, СТ3-32, С303 и др.

Миниатюрные конденсаторы типов: К10-9, К10-17В, К53-16, К53-15 и др.

Выпускается также широкая номенклатура бескорпусных полевых и биполярных транзисторов, диодов, диодных и транзисторных сборок, в том числе бескорпусные свето- и фотодиоды.

Выпускаются также бескорпусные цифровые и аналоговые интегральные схемы, обозначения которых начинаются с 7 (например: 740УД8- бескорпусный аналог операционного усилителя 140УД8).