37

возможностями принятого технологического способа изготовления. В этих случаях при конструировании гибридной микросхемы применяют специальные пленочные резисторы(рис. 2.7), сопротивление которых перед монтажом микросхем подвергается подгонке и не выходит за пределы малых допусков.

Рис. 2.7 - Конструкции пленочных резисторов со ступенчатой подгонкой сопротивления: а – путем добавления секций перерезанием перемычек; б – уменьшением числа параллельно подключенных резистивных дорожек

Наиболее распространены способы подгонки сопротивления пленочных резисторов перерезанием пленки резцом манипулятора или испарением части материала резистора с помощью луча лазера.

2.4 Тонкопленочные конденсаторы

Наряду с резисторами, пленочные конденсаторы относятся к числу наиболее распространенных элементов гибридных схем. По конструкции пленочные конденсаторы чаще всего представляют собой трехслойную структуру металл – диэлектрик – металл и состоят из нижней и верхней обкладок, разделенных слоем диэлектрического материала.

К конструкции конденсаторов предъявляется ряд конструк- тивно-технологических требований: минимальные габаритные размеры; воспроизводимость характеристик в процессе производства; совместимость технологии их изготовления с процессами производства других элементов гибридной интегральной схемы.

Конструкция, изображенная на рис. 2.8, а, характерна для конденсаторов с повышенной емкостью(сотни – тысячи пико-

39

достаточна площадь взаимного перекрытия двух коммутационных проводников, разделенных пленкой диэлектрика. Емкость рассматриваемого конденсатора нечувствительна к смещению обкладок из-за неточности совмещения.

При активной площади пленочного конденсатора менее 5 мм2 начинает сказываться краевой эффект, причем тем сильнее, чем меньше площадь. Если расчетная площадь конденсатора менее 1 мм2, его можно выполнять в виде двух последовательно соединенных конденсаторов (рис. 2.8, в).

В высокочастотных конструкциях применяют гребенчатые конденсаторы (рис. 2.8, г). Роль обкладок выполняют пленочные проводники в форме гребенки. Здесь используется составной диэлектрик: подложка – воздух или подложка – диэлектрическое покрытие. Гребенчатые конденсаторы и конденсаторы в виде двух параллельно расположенных полосок используются тогда, когда необходимо получить емкость единицы и доли пикофарад.

При малых емкостях (единицы или доли пикофарад), когда расчетная площадь пленочного МДМ-конденсатора слишком мала и технология не позволяет его выполнить в виде трехслойной пленочной структуры, можно формировать конденсатор в виде двух параллельных проводящих полосок.

Исходными данными для конструктивного расчета тонкопленочных конденсаторов являются следующие: номинальная емкость С, Ф; допуск на номинал gСi, %; рабочее напряжение Up, В; рабочая частота f, Гц; рабочий диапазон температур Tmax- Tmin,

°С.

Емкость пленочного конденсатора определяется по формуле:

где Sв – площадь верхней обкладки, d – толщина пленки, kкр – коэффициент, учитывающий влияние краевого эффекта.

На первом этапе выбирают материал диэлектрика по рабочему напряжению в соответствии с данными, приведенными в табл. 2.4. Чтобы конденсатор занимал как можно меньшую площадь, выбирается материал с возможно более высокими диэлектрической проницаемостью, электрической прочностью, а также малыми значениями ТКЕ и tgd.

41

Окончательное значение удельной емкостиС0 выбирается из условия С0= min(C0¢ и С0¢¢) .

Значение kкр представляется как:

чением 0,1…0,2 мм.

Добротность пленочных конденсаторов представляет собой величину, обратную тангенсу угла потерь:

Q = 1tgдУ .

Потери в конденсаторе складываются из потерь в диэлектрике и в обкладках:

tgдУ = tgдд + tgдобкл .

Тангенс угла диэлектрических потерьtgdд является справочной величиной. Потери в обкладках зависят от их сопротивления:

tgдобкл = 2р × f ×C × Rобкл = 4 3 р × f ×С × kф × сS .

Мощность, рассеиваемая в результате потерь в диэлектрике на частоте f:

Р = 2р × f ×tgдд ×С ×U 2 .

Емкость гребенчатых конденсаторов определяется по формуле:

где Сдл0 – удельная емкость, приходящаяся на единицу длины промежутка между «обкладками» гребенчатого конденсатора (погонная емкость); l – длина промежутка, т.е. границы, разделяющей «обкладки», лежащие в одной плоскости на подложке микросхемы.

Удельная емкость может быть рассчитана согласно соотношению

где e1 и e2 – диэлектрические проницаемости подложки и защитной пленки на поверхности микросхемы(если защитная пленка отсутствует, e2 = 1); коэффициент b может быть определен по следующей приближенной формуле:

где а – расстояние между «обкладками»; b – ширина пленки, образующей «обкладку».

Рис. 2.9 - Конструкции подгоняемых пленочных конденсаторов: 1 – нижняя обкладка; 2 – верхняя обкладка; 3 – диэлектрик;

4 – подгоночные секции

Часто возникает необходимость конструирования пленочных конденсаторов с повышенной точностью получения емкости, превышающей технологические возможности производства. В этом случае в конструкции пленочного конденсатора прихо-