13.4.2 Элементы и компоненты тонкопленочных имс

По тонкопленочной технологии изготавливаются в виде элементов резисторы, конденсаторы и в некоторых случаях индуктивности. Все активные радиоэлементы устанавливаются в гибридных тонкопленочных ИМС как компоненты.

Надежность, точность и стабильность тонкопленочных резисторов самая высокая по сравнению с толстопленочной или полупроводниковой технологией.

Резисторы. Все характеристики тонкопленочных резисторов: сопротивление, допускаемая рассеиваемая мощность, точность и температурная стабильность определяются свойствами используемого резистивного материала, конструкцией резистора и коэффициентом его формы. Расчет тонкопленочных резисторов проводится как и толстопленочных резисторов по выражениям (13.1) – (13.3).

Типовые конструкции тонкопленочных резисторов приведены на рис.13.8. Наиболее распространенной является прямоугольная форма (рис.13.8 а), как самая простая по технологичности, однако, коэффициент формы такого резистора не превышает 10. Для увеличения сопротивления резистора используют составной полосковый резистор, который состоит из последовательно соединенных прямоугольных резисторов (рис.13.8 б). Такой резистор занимает достаточно большую площадь, но его точность самая высокая. Резистор в виде меандра (рист13.8 в) уступает в стабильности и надежности резистору в виде змейки (рис.13.8 г) вследствие перегрева в области прямых углов, где плотность тока выше, однако он более технологичен. Резисторы в виде меандра и змейки используются при создании высокоомных резисторов с коэффициентом формы до 100.

Контактные площадки резисторов необходимо размещать с противоположных сторон резистора, что позволяет уменьшить ошибки согласования резистивного и проводящего слоев. Кроме того, проводниковые площадки напыляются поверх резистивных слоев, что способствует надежности резисторов (рис.13.8 д).

Тонкопленочные резисторы изготавливают номиналом от единиц Ом до сотен кОм с точностью до 0,01% и температурной стабильностью до ±2…5 ррм/К.

Конденсаторы. Все характеристики тонкопленочных конденсаторов: емкость, рабочее напряжение, ТКЕ, размеры определяются свойствами используемого диэлектрического материала. Емкость тонкопленочных конденсаторов определяется площадью перекрытия его обкладок (в основном, площадью верхней обкладки).

Выбор конструкции тонкопленочного конденсатора зависит величины площади перекрытия его обкладок. При достаточно большой площади перекрытия обкладок (обычно более 5 мм²) используется конструкция подобная конструкции толстопленочного конденсатора (см.рис.13.7), однако выводы обкладок конденсатора предпочтительно располагать с одной стороны, что повышает частотный диапазон работы конденсатора (рис.13.9 а). При средней площади перекрытия обкладок (обычно от 1 до 5 мм²) обкладки конденсатора изготовляют в виде двух пересекающихся полосок, что связано с возрастанием краевых эффектов (рис.13.9 б). При малой площади перекрытия обкладок (обычно до 1 мм²) конденсатор изготовляют в виде двух последовательно соединенных конденсаторов (рис.13.9 в). При необходимости получения очень малых по номиналу конденсаторов используют гребенчатую конструкцию, в которой емкость практически целиком определяется краевыми эффектами (рис.13.9 г). В этой конструкции диэлектриком является воздух. Однако точность и стабильность такого конденсатора достаточно низкие.

Тонкопленочные конденсаторы изготавливают с номиналом от единиц пФ до десятков нФ с допуском ±20…30%.

Компоненты гибридной ИМС. Как компоненты в ГИМС используют диоды, диодные матрицы, транзисторы, транзисторные матрицы, бескорпусные полупроводниковые ИМС, конденсаторы с емкостью более 2000 пФ, резисторы с сопротивлением менее 5 Ом, индуктивности, дроссели и трансформаторы.

Компоненты могут иметь гибкие или жесткие выводы. Обычно компоненты с гибкими выводами приклеивают к подложке, если под ними не проходят тонкопленочные элементы, иначе их клеят к промежуточной изоляционной прокладке, которая в свою очередь приклеивают к подложке. Гибкие выводы компонентов приваривают или припаивают к центру контактных площадок (рис.13.10). Длина гибких выводов без дополнительного крепления не должна превышать 3 мм.

Крепление компонентов с жесткими выводами показано ранее на рис.13.5.