Министерство образования российской федерации

Орловский государственный технический университет

Кафедра «птЭиВс»

Курсовая работа

на тему: “Технология изготовления плат тонкопленочных гибридных интегральных микросхем"

Дисциплина: «Материаловедение и материалы электронных средств»

Выполнил студент группы 31-В(б) Комаров М.А. Руководитель Косчинская Е. В.

Курсовая работа защищена с оценкой _______________________________

Орел 2005

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «ПТЭиВС»

Задание на курсовую работу

Студент Комаров М.А. Группа 31-В(б)

Вариант №24

Исходные данные:

1. Материал: Стекло С-48.

2. Размеры заготовки: 60 x 48

3. Типоразмер кристалла: №12 2.5 x 4мм.

4. Толщина заготовки: l = 0,4 мм.

5. Годовой план: N= 600000

6. Выход годного по обработке: V1=96%

7) Выход годного по плате: V2=87%

Содержание

Кафедра «ПТЭиВС» 1

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 2

Студент Комаров М.А. Группа 31-В(б) 2

Часть I. 3

Аналитический обзор 3

1.2. Описание заданного материала (стекло). 6

2.1. ПОЛУЧЕНИЕ СЫРЬЯ. 9

2.2. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СТЕКЛОИЗДЕЛИЙ. 14

2.5. ОПЕРАЦИИ РАЗДЕЛЕНИЯ ПОДЛОЖЕК НА ПЛАТЫ 24

Алмазное скрайбирование 24

Лазерное скрайбирование 25

Часть II. Расчет 26

KИМ =0,69 28

Часть I.

Аналитический обзор

1.1. Интегральные схемы

Главный тип ИС в настоящее время — полупроводниковые ИС.

Классификация ИС может производиться по различным признакам. Рассмотрим классификацию по конструктивно-технологическому исполнению, согласно которой микросхемы делят на три группы: полупроводниковые, плёночные и гибридные.

Полупроводниковая ИС — это микросхема, элементы которой выполнены в приповерхностном слое полупроводниковой подложки. Эти ИС составляют основу современной микроэлектроники.

Пленочная ИС — это микросхема, элементы которой выполнены в виде разного рода пленок, нанесенных на поверхность диэлектрической подложки. В зависимости от способа нанесения пленок и связанной с этим их толщиной различают тонкопленочные ИС (толщина пленок до 1-2 мкм) и толстопленочные ИС (толщина пленок от 10-20 мкм и выше).

Поскольку до сих пор никакая комбинация напыленных пленок не позволяет получить активные элементы типа транзисторов, пленочные ИС содержат только пассивные элементы (резисторы, конденсаторы и т. п.). Поэтому функции, выполняемые чисто пленочными ИС, крайне ограничены. Чтобы преодолеть эти ограничения, пленочную ИС дополняют активными компонентами (отдельными транзисторами или ИС), располагая их на той же подложке и соединяя с пленочными элементами. Тогда получается ИС, которую называют гибридной.

Гибридной ИС (или ГИС) — это микросхема, которая представляет собой комбинацию пленочных пассивных элементов и активных компонентов, расположенных на общей диэлектрической подложке. На поверхности тела ГИС в виде пленок формируются пассивные структуры, а активная часть схемы устанавливается в виде навесных компонентов. Тело ГИС, которое получают из групповой заготовки путем разделения (скрайбирования), называется диэлектрической платой.

Еще один тип «смешанных» ИС, в которых сочетаются полупроводниковые и пленочные интегральные элементы, называют совмещенными.

Совмещенная ИС — это микросхема, у которой активные элементы выполнены в приповерхностном слое полупроводникового кристалла (как у полупроводниковой ИС), а пассивные нанесены в виде пленок на предварительно изолированную поверхность того же кристалла (как у пленочной ИС).

Совмещенные ИС выгодны тогда, когда необходимы высокие номиналы и высокая стабильность сопротивлений и емкостей; эти требования легче обеспечить с помощью пленочных элементов, чем с помощью полупроводниковых.

Во всех типах ИС межсоединения элементов осуществляются с помощью тонких металлических полосок, напыленных или нанесенных на поверхность подложки и в нужных местах контактирующих с соединяемыми элементами. Процесс нанесения этих соединительных полосок называют металлизацией, а сам «рисунок» межсоединений — металлической разводкой.

В данной курсовой работе рассмотрена технология изготовления плат тонкоплёночных гибридных интегральных микросхем. К таким относят микросхемы, толщина плёнок в которых не превышает 1 мкм. В качестве активных электроэлементов используются навесные дискретные п/п приборы или п/п интегральные микросхемы, а в качестве пассивных элементов – плёночные резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и проводники. Механической основой такой микросхемы является диэлектрическая подложка.

Подложки служат диэлектрическим и механическим основанием для пленочных и навесных элементов и теплоотводом. Для обеспечения заданных электрических параметров микросхем материал подложки должен обладать:

высоким коэффициентом теплопроводности для эффективной передачи тепла от тепловыделяющих элементов (резисторов, диодов, транзисторов) к корпусу;

высокой механической прочностью, обеспечивающей целостность подложки с нанесенными элементами как в процессе изготовления микросхемы (разделение на платы, термокомпрессия, пайка, установка платы в корпус и т. д.), так и при ее эксплуатации в условиях термоциклирования, термоударов и механических воздействий;

высокой химической инертностью к осаждаемым материалам для снижения временной нестабильности параметров пленочных элементов, обусловленной физико-химическими процессами на границе раздела пленка—подложка и проникновением ионов из подложки в пленку;

стойкостью к воздействию высокой температуры в процессах формирования элементов и установки навесных компонентов;

стойкостью к воздействию химических реактивов в процессе подготовки поверхности подложки перед нанесением пленок, при электрохимических обработках и химическом осаждении пленок;

способностью к хорошей механической обработке (полировке, резке).

Материалы подложки и нанесенных на нее пленок должны иметь незначительно различающиеся ТКЛР для обеспечения достаточно малых механических напряжений в пленках, вызывающих их отслаивание и растрескивание при охлаждении подложки после нанесения пленочных элементов.

Для маломощных гибридных микросхем в качестве материала подложек можно применять бесщелочные боросиликатные стекла С41-1 и С48-3, а также ситаллы (стеклокристаллические материалы).

Габаритные размеры подложек стандартизованы (60Х48 мкм). Обычно на стандартной подложке групповым методом изготавливают несколько гибридных микросхем. Деление подложки на части, кратные двум и трем, дает ряд типоразмеров плат, соответствующих размерам посадочных мест в стандартных корпусах для гибридных микросхем. Платой называется часть подложки с расположенными на ее поверхности пленочными элементами одной ГИС (гибридной микросхемы). Толщина подложек составляет 0,35...0,5 мм. Размеры подложек имеют только минусовые допуски в пределах (0,1...0,3 мм).