3152

зисторов, конденсаторов и т.п). Если структура электрической схемы не позволяет этого сделать (например, параллельное соединение кон-

денсатора и резистора), методика проверки узлов и требований к то-

пологии, связанные с этой проверкой, должны быть определены до начала разработки топологии.

59

Таблица 4.2 - Конструктивные и технологические ограничения при проектировании МСБ.

Продолжение таблицы 4.2

Минимальное расстояние от пленочных элементов до края платы

,мм

Продолжение таблицы 4.2

Продолжение таблицы 4.2

инижней

Продолжение таблицы 4.2

Окончание таблицы 4.2

При проработке первого варианта топологии обычно не удается получить приемлемую конфигурацию слоев. Работа над следующими вариантами топологии сводится к устранению недостатков первого варианта для того, чтобы чертеж отвечал всем конструктив- но-технологическим требованиям и ограничениям приведенным в табл.4.2.

После выбора окончательного варианта топологии с эскизного чертежа убирают изображения навесных компонентов и вычерчивают чертеж платы (оригинал) и чертежи слоев микросхемы для эле-

ментов (резистивный слой, диэлектрический слой, проводящий слой и т.д.), необходимые для изготовления комплекта фотошаблонов и масок в соответствии с примерами приложения 5.

Оценка качества топологии сводится к анализу сформированной топологической структуры и проведения проверочных расчетов с

целью ее оптимизации и выяснения степени удовлетворения предъ-

явленным требованиям.

67

Сразу после размещения всех элементов и компонентов необходимо оценить правильность выбора размеров подложки и возможность их уменьшения. Если размеры не изменяются, то необходимо проанализировать разработанную топологию с целью придания вычерченным элементам более простых форм, получения более равномерного размещения элементов на плате, обеспечения удобства при проведении сборочных операций, увеличения размеров контактных площадок, расширения допусков на совмещение слоев и увеличения расстояний между элементами. Следует отметить, что не всегда число слоев, определяемых по топологическому чертежу, соответствует количеству нанесений пленок и количеству необходимых фотооригиналов (шаблонов). Так, во избежание ослабления жесткости свободной маски может возникнуть необходимость распределения проводников на два слоя и изготовления с учетом должного перекрытия двух отдельных масок. С другой стороны, с целью уменьшения числа напылений можно совместить в одной операции изготовление различных элементов (например, проводников или части их – с обкладками конденсаторов, диэлектрика кондеснсатора – с изоляцией пересечений, если эти элементы изготавливаются из одних и тех же материалов).

Для проверки топологии на соответствие электрическим требованиям для высокочастотных схем производят оценку индуктивноемкостных связей в наиболее важных участках микросхемы, а для проверки на соответствие условиям эксплуатации– тепловой расчет и расчет надежности. Подробно эти вопросы изложены в следующем разделе учебного пособия.

4.3 Конструктивно-технологическая реализация корпусов

В зависимости от эксплуатационных требований корпуса микросхем различных типоразмеров /7,8, с.3/ могут быть реализованы в разных конструктивно-технологических вариантах, приведенных в табл.4.3. Следует также иметь в виду, что при сравнительно легких требованиях эксплуатации (некоторые виды бытовой радио-

аппаратуры и измерительные приборы для лабораторных исследова-

68

ний) вместо корпусной защиты микросхем от влияния эксплуатационных воздействий может использоваться бескорпусная защита, которая основывается на применении неорганических и полимерных материалов (эпоксидных и кремнийорганических смол, полиуретанов, полиэфиров и полисульфидов). Покрытие осуществляется распылением, окунанием, заливкой или путем литьевого прессования. Наиболее широко применяемые для этих целей материалы и методы их нанесения приведены в табл .4.3.

Для корпусной защиты широко применяются металлостеклянные, металлокерамические, стеклянные, керамические, металлополимерные, полимерные корпуса.

Металлостеклянные (рис.4.1) и металлокерамические корпуса (рис.4.2) состоят из металлической крышки и металлического основания, а также стеклянных керамических деталей, в которые впаяны или впрессованы металлические круглого или прямоугольного сечения выводы. На рис 4.3 изображена другая конструкция металлостеклянного корпуса, в которой в качестве изоляторов в металлическом основании применены стеклотаблетки для изоляции групп выводов. Для обеспечения качественных металлостеклянных спаев подбирают сочетаемые материалы таким образом , чтобы температурные коэффициенты линейного расширения стекла и металла были одинаковыми или близкими. Такие корпуса герметизируются созданием ва- куум-плотного соединения крышки с вваренным в диэлектрик фланцем за счет пайки или сварки. Монтажная площадка, контактные площадки и выводы таких корпусов имеют золотое покрытие толщиной 2…5 мкм для обеспечения монтажа компонентов эвтектической пайкой и улучшения паяемости выводов при сборке.

69

Таблица 4.3 - Материалы для бескорпусной защиты МСБи методы их нанесения.

70

Рис.4.1- Конструкция металлостеклянного корпуса

Рисунок 4.3- Конструкция металлокерамического корпуса

73

корпусов имеют золотое покрытие толщиной 2 ... 5 мкм для обеспечения монтажа компонентов эвтектической пайкой и улучшения паяемости выводов при сборке. Если золочение монтажной площадки не осуществляется, то Для монтажа микросхемы в корпус эвтектическую пайку но применят, а используют только клей холодного отверждения. Для изготовления металлостеклянных и металлокерамических корпусов применяются дефицитные материалы: золото, никель - кобальтовые сплавы, поэтому они применяются для микросхем специального назначения, дорогостоящих ГИЗ, МСБ, ВИС и СБИС с большим числом выводов. В стеклянных корпусах (рис. 4.4) основание формируют из стекла; в процессе изготовления основания в него впаивают выводы. Крышки таких корпусов могут быть как стеклянными, так и металлическими. Керамические корпуса (рис. 4.5) изготавливает из двух-трех слоев керамики, на которые наносят методами толстопленочной технологии проводящие дорожки и контактные площадки внутри и снаружи корпуса. После прессования многослой-

ной структуры осуществляют обжиг, в результате которого формиру-

74

ется монолитное тело керамического корпуса с встроенными проводящими дорожками. Внешние плоские металлические выводы прямоугольного сечения приваривают к внешним контактным площадкам сбоку (рис. 4.5 а) или поверх (рис. 4.5 б) основания корпуса. Керамические корпуса по сравнению с металлостеклянными и металлокерамическими корпусами имеют более высокое тепловое сопротивление, но менее надежны из-за большей хрупкости керамического основания и крышки, если она выполняется тоже из керамики. Керамические корпуса, показанные на рис.4.6 и называемые микрокорпусами или кристаллодержателями, представляют собой керамическую пластину с встроенными внутри металлическими дорожками и расположенными по периметру контактными площадками (выводами). Такая конструкция позволяет уменьшить размеры, увеличить стойкость к механическим воздействиям, улучшить схемотехнические ха-