Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
26
Добавлен:
13.06.2014
Размер:
446.46 Кб
Скачать

3. Обоснование применения материала

Подложки ГИС являются диэлектрическим и механическим основаниями для расположения пленочных и навесных элементов и служат для теплоотвода. Электрофизические параметры материалов подложек даны в таблице 2, а химический состав некоторых из них – в таблице 3.

Для маломощных ГИС можно применять бесщелочные боросиликатные стекла С41 – 1 и С48 – 3, а также ситаллы. По сравнению с ситаллами стекла имеют меньшую теплопроводность, что не позволяет использовать их при повышенных уровнях мощности. Ситалл имеет ряд преимуществ перед стеклами. Он хорошо обрабатывается, выдерживает резкие перепады температуры, обладает высоким электрическим сопротивлением, газонепроницаем, а по механическим свойствам в 2 – 3 раза прочнее стекла. В отличие от большинства высокопрочных кристал­лических материалов ситалл хорошо обрабатывается. Его мож­но прессовать, вытягивать, прокатывать и отливать центро­бежным способом. Температура деформации ситалла выше, чем температура начала размягчения исходного стекла. Ситалл выдерживает резкие перепады температур в воздушной среде: от — 60° С до + 700° С. Он обладает высоким элект­рическим сопротивлением, которое несколько уменьшается с повышением температуры. По электрической прочности ситалл не уступает лучшим образцам вакуумной керамики. Ситалл имеет высокую сопротивляемость исти­ранию, обладает высокой химической стойкостью к кисло­там. Он не порист, дает незначительную объемную усадку, газонепроницаем и имеет малую газоотдачу при высоких температурах. Из-за рассеивания света на границе кристаллов ситаллы в слое 0,5-1 мм уже непрозрачны.

Для мощных ГИС применяют керамику поликор, а для особо мощных ГИС – бериллиевую керамику, имеющую очень высокую теплопроводность.

Недостатком керамики является значительная шероховатость поверхности, что затрудняет получение воспроизводимых номиналов тонкопленочных элементов. По этой причине керамику 22ХС используют только для толстопленочных ГИС. Увеличение класса чистоты обработки поверхности путем глазурования керамики слоем бесщелочного стекла приводит к значительному уменьшению теплопроводности.

В случаях, когда требуется обеспечить хороший теплоотвод, высокую механическую прочность и жесткость конструкции, применяют металлические подложки: алюминиевые подложки, покрытые слоем анодного оксида, или эмалированные стальные подложки. Габаритные размеры подложек стандартизированы. Обычно на стандартной подложке групповым методом изготовляют несколько плат ГИС (заметим, что платой называется часть подложки с расположенным на ее поверхности пленочными элементами одной ГИС). Деление стандартной подложки на части, кратные двум и трем, дает ряд типоразмеров плат, приведенных в таблице 4. Платы №3 –10 используют в стандартных корпусах, остальные – в бескорпусных ГИС и микросборках. Толщина подложек составляет 0,35 – 0,6 мм. Размеры подложек имеют только минусовые допуски в пределах (0,1 – 0,3 мм).

Зависимость диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь ситалла от частоты показано на рисунке 1. Диэлектрические потери в ситаллах во многом опре­деляются свойствами остаточной стекловидной фазы. Многие ситаллы обладают высокой химической стойкостью к действию сильных кислот (кроме HF) и щелочей. Доступность сырья и простая технология обеспечивают невысокую стоимость изделий.

Таблица 2 — Электрофизические параметры материалов

подложек ГИС

Параметр

Материал

Стекло

ситалл СТ50-1

плавленый кварц

С41-1

С48-3

Класс чистоты обработки поверхности

14

14

13 – 14

14

Температурный коэффициент линейного расширения ТКЛР при Т=20300С

(412) ·10-7

(482) ·10-7

(502) ·10-7

55·10-7

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·С)

1

1,5

1,5

7 – 15

Диэлектрическая проницаемость при f=106 Гц и Т=20С

7,5

3,2 – 8

5 – 8,5

3,8

Тангенс угла диэлектрических потерь при f =106Гц и Т=20С

20·10-4

15·10-4

20·10-4

-

Объемное сопротивление при Т=25С, Ом·см

1017

1014

-

1015

Электрическая прочность, кВ/мм

40

40

-

-

Таблица 3 — Химический состав подложек ГИС

Материал подложки

Состав

SiO2

Al2O3

BaO

CaO

TiO2

MgO

B2O3

LiO2

С41 – 1

60,5

13,5

-

9,5

9,0

7,5

-

-

С48 – 3

66,3

3,5

-

-

-

0,5

20,9

0,2

СТ50 – 1

25,0

20,0

25,0

-

-

-

30,0

-

Таблица 4 — Типоразмеры плат ГИС (размеры, мм)

№ типоразмера

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

Ширина

96

60

48

30

24

20

16

12

10

10

5

2,5

16

32

8

8

24

15

20

Длина

120

96

60

48

30

24

20

16

16

12

6

4

60

60

15

10

60

48

45

Рисунок 1 Зависимости диэлектри­ческой проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь ситалла от частоты