МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра ПТЭ и ВС

Курсовой проект

по курсу «Материаловедения и материалов ЭВС».

Тема: «Технология изготовления плат тонкоплёночных гибридных

Интегральных микросхем».

Выполнил: студент группы 21-В

Бычков.Е.В. Руководитель: МосинаЕ. В.

Орёл, 2000,

Данные для расчета. Вариант № 5.

1. Материал: керамика 22ХС.

2. Размеры заготовки: 60 х 48 мм.

3. Тип и размер платы: № 6 20 х 24.

4. Толщина платы: L = 0.7 мм.

5. Годовой план: Q = 950000.

6. Выход годного по сборке: G1 = 88 %.

7. Выход годного по плате: G2 = 93 %.

8. Выход годного по обработке: G3 = 73 %.

Содержание.

1. Введение 3

2. Технология получения керамики 5

3. Требования к подложкам 6

4. Конструктивно технологические особенности толстопленочных ИМС 8

5. Материалы для толстопленочныых ИМС 10

6. Технология получения подложек 13

1. Резка слитков на пластины 13

2. Шлифовка и полировка 14

3. Предварительный расчет 16

7) Технология получения плат 18

1. Скрайбирование 18

2. Ломка пластин на платы 19

3. Расчет 21

9. Список используемой литературы 22

10. Приложение 1. Технологический процесс изготовления плат тонкопленочных гибридных интегральных схем

Введение.

В настоящее время микроэлектроника является важнейшим на­правлением в создании средств вычислительной техники, радиотехники и автоматики.

Основополагающая идея микроэлектроники—конструктивная объединение элементов электронной схемы — приводит к тесной взаимосвязи схемотехнических, конструкторских и технологических решений при создании интегральных микросхем (ИМС). Главная задача всех этапов проектирования — это обеспечение высокой надежности ИМС. Это заключается в устойчивой работе при низких уровнях мощности (малая допустимая мощность рассеяния), в условиях сильных паразитных связей (высокая плотность упаковки) и при ограничениях по точности и стабильности параметров элементов. Потенциальная надежность ИМС оценивается с учетом возможностей выбранного структурно-топологического варианта ИМС и его технологической реализации.

Конструктор определяет оптимальную топологию, выбирает материалы и технологические методы, обеспечивающие надежные электрические соединения, а также защиту от окружающей среды и механических воздействий с учетом технологических возможностей и ограничений. Подбирается наилучшая структура технологического процесса обработки и сборки, позволяющая максимально использовать отработанные, типовые процессы и обеспечивать высокую производительность труда, минимальные трудоемкость и стоимость с учетом конструкторских требований.

Для обеспечения качества и надежности ИМС должны быть разработаны методы контроля на всех этапах производства, в частности входного контроля основных и вспомогательных материалов и комплек­тующих изделий, контроля в процессе обработки, межоперационного контроля полуфабрикатов и выходного контроля готовых изделий.

Производство ИМС характеризуется сложными технологическими процессами и рядом дополнительных факторов, полный учет которых невозможен. Это качество основных и вспомогательных материалов, чистота технологических сред, климатические условия производства, степень очистки изделий от загрязнений, побочные эффекты и процессы при выполнении отдельных операций и др. Влияние этих факторов на качество и надежность ИМС обнаруживается на этапе внедрения и отладки технологического процесса. Это требует дополнительных исследований для ослабления или устранения вреда, наносимого этими факторами. Возникает необходимость в разработке новых технологических процессов с целью

4

повышения качества и надежности ИМС, производительности и экономичности производства. Для этого учёные и инженеры должны сконцентрировать свое внимание на развитие техники и технологии, связанных с повышением производительности, и сокращении сроков создания и освоения новой техники.

Создание микросхем начинается с подготовки подложек. Применяют диэлектрические подложки квадратной или прямоугольной формы размерами до 10 см и толщиной 0,5 ...I мм. Подножки должны иметь высокую механическую прочность, хорошую теплопроводность, быть термостойкими, химически инертными к осаждаемым веществам, иметь хорошую адгезию к ним.

Для тонкопленочных микросхем важны гладкая поверхность и отсутствие газовыделения в вакууме. Необходимо, чтобы диэлектрические потери в подложках высокочастотных и СВЧ-микросхем были малы, а диэлектри­ческая проницаемость слабо зависела от температуры. Основным мате­риалом подложек тонкопленочных микросхем является ситалл кристаллическая разновидность стекла. Применяется также алюмооксидная керамика смесь окислов в стекловидной и кристаллической фазах (основные компоненты А1₂О₃ и SiO₂). Перед нанесением тонких пленок поверхность подложек должна быть тщательно очищена. Для толстопленочных микросхем используют керамические подложки с относительно шероховатой поверхностью (высота неровностей порядка 1 мкм). Подложка должна обладать повышенной теплопроводностью, так как толстопленочная технология характерна для мощных гибридных микросхем. Поэтому применяют высоко глиноземистые (96 % А1₂О₃) и бериллиевые (99,5 % ВеО) керамики.

Изготовление гибридных микросхем делиться на два этапа.

Первый включает процессы формирования на подложках пассивных пленочных элементов и проводников соединений. В тонкопленочных микросхемах для этой цели применяют операции нанесения тонких пленок. Рисунок формируется непосредственно в процессе нанесения пленок с по­мощью накладных трафаретов либо в процессе фотолитографии. В толстопленочных микросхемах пассивные элементы создаются методом трафаретной печати. Основными достоинствами толстопленочной технологии являются простота, высокая производительность и малая стоимость, однако размеры элементов получаются значительно больше, а их плотность — существенно ниже, чем в тонкопленочной. В конце первого этапа на подложках формируют матрицу одинаковых структур, каждая из которых соответствует одной микросхеме, т. е. пассивные части микросхем создаются групповыми методами. Последовательность операций первого этапа определяется конкретной структурой гибридной микросхемы (тонко-или толстопленочная, набор пассивных элементов и др.).

Второй этап -— контрольно-сборочный, начинается с контроля пас­сивных элементов на подложках. Достаточно большие размеры элементов

позволяют осуществлять подгонку их параметров, например, с помощью лазера. В толстопленочных микросхемах подгонка обязательна во всех случаях, так как точность воспроизведения параметров элементов мала. Далее производят разрезание подложек, установку их в корпуса, монтаж дискретных компонентов, соединение контактных площадок подложек с выводами корпуса, герметизацию корпуса, контроль и испытания. Контрольно-сборочные операции индивидуальны для каждой микросхемы и в основном (на 70 ...80 %) определяют трудоемкость изготовления и стоимость.