4. Толстоплёночные имс.

Толстопленочной ИС называется ИС с толщиной пленок свыше 1 мкм. Элементы, толстопленочных микросхем наносятся преимущественно методом шелкографии (сеткографии) с последующим вжиганием. 

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 высокоглиноземистые (96 % А12О3) и бериллиевые (99,5 % ВеО) керамики. 

5.1 Нанесение толстых плёнок: пасты и трафареты.

Технология изготовления толстопленочных ИМС основана на использовании трафаретной печати. Сущность технологии заключается в нанесении на керамическую подложку через сетчатый трафарет паст - специально приготовленных композиций из функционального, связующего и органического материалов с последующим их вживанием в подложку для придания заданных физических свойств.

Пасты в зависимости от назначения называют проводящими, резистивными, диэлектрическими.

В качестве функциональных материалов для проводящих паст используют металлы и сплавы (серебро, золото, палладий, платину, радий и их соединения), для резистивных - благородные металлы и комбинации металлов с окислами (окись таллия, окись палладия, окись рения и др.), для диэлектрических керамические материалы с высокой диэлектрической проницаемостью. Функциональные материалы вводят в пасту в виде мелких частиц с максимальным размером не более 5 мкм.

Нанесение паст на подложку осуществляют с помощью специальных установок, состоящих из следующих основных узлов: держателя трафарета, держателя подложки, ракеля, держателя ракеля и привода для перемещения ракеля.

Необходимую конфигурацию наносимых на подложку паст получают путем продавливания паст через трафарет при перемещении ракеля. В толстопленочной технологии применяют два вида трафаретов: цельнометаллические и сетчатые.

Цельнометаллические трафареты представляют собой металлическую фольгу толщиной, равной толщине наносимой пасты; необходимый рисунок создается путем травления фольги.

Схема процесса нанесения паст приведена на рисунке:

5.2 Нанесение толстых плёнок: пасты и трафареты.

Схема процесса нанесения паст через сетчатые трафаре-

ты: 1-трафарет; 2-ракель; 3-паста; 4-подложка

Ракель перемещает пасту, и она попадает в отверстия в трафарете. По мере приближения ракеля к отверстию трафарет прогибается и нижняя его поверхность, приходит в соприкосновение с подложкой. Гибкое лезвие ракеля продавливает пасту в отверстия в трафарете. После этого трафарет под действием сил натяжения проволоки сетки возвращается в первоначальное положение над подложкой.

После нанесения пасты подвергают вжиганию. Процесс вжигания подразделяют на три этапа: сушку, удаление органического связующего и высокотемпературный обжиг.

Основное преимущество технологии нанесения толстых пленок -простота применяемого оборудования и низкая стоимость производства.

Недостатки- толстые пленки имеют большие размеры, а элементы на их основе -меньшую точность воспроизведения номинальных значений по сравнению с тонкими пленками. Для устранения этого разрабатываются новые трафареты и пасты, позволяющие осуществлять фотолитографическую обработку.