Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
22
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
59.9 Кб
Скачать

5 Анализ оборудования для производства структуры

Нанесение паст производится на установке трафаретной печати продавливанием пасты через отверстия сетчатого трафарета.

Для изготовления толстопленочных ГИС требуется комплект трафаретов для нанесения определенного пленочного слоя: проводникового, одного или нескольких резистивных, изолирующих и так далее. Каждому трафарету соответствует определенный фотошаблон, выполненный на основе топологического чертежа ГИС.

Основным элементом трафарета является сетка из нейлона или нержавеющей стали с размером ячейки от 80 до 240 мкм. Выбор размера ячейки определяется требованиями толщины и ширины пленочных элементов. Сетка натягивается на держатель – алюминиевую рамку, зажимается и обрезается по краям. Размер рамки должен обеспечить расстояние от 25 до 50 мм от краев рисунка схемы до краев трафарета. На натянутую сетку наносится слой фоточувствительной эмульсии. Методом фотолитографии формируется необходимый рисунок. После травления образуются окна в эмульсионной слое, обнажающие сетку, через которые при нанесении будет продавливаться паста..

Кроме описанного трафарета применяют трафареты на основе пигментной бумаги – в основном в мелкосерийном производстве. Они имеют худшую разрешающую способность вследствие наличия «бахромы» по краю рисунка и скругленных углов. Пигментная бумага дает усадку при ее переносе на сетку. Это обстоятельство необходимо учитывать при разработке топологии, вводя поправочный коэффициент на усадку. В крупносерийном производстве используют трафареты на основе сухих пленочных фоторезистов (СПФ, ТФПК), которые дают более качественный рисунок. Широко распространены биметаллические фольговые трафареты, в которых сетка получена методом травления.

Очищенная подложка устанавливается в держатель подложки установки

трафаретной печати, сверху помещают держатель трафарета с требуемым трафаретом. На него подают соответствующую пасту и с помощью ракеля ее наносят на подложку. Ракель заполняет пастой отверстия в трафарете, прогибает его до соприкосновения с подложкой и продавливает пасту через отверстия в трафарете. Благодаря свойству тиксотропности слой нанесенной пасты не расплывается по подложке, сохраняя рисунок, заданный трафаретом. От материала и формы рабочей части ракеля зависит качество трафаретной печати. Рабочую часть ракеля изготавливают из уретана и полиуретана. В течение рабочего хода ракель должен плотно прилегать к трафарету, обеспечивая постоянство давления, оказываемого на пасту, что достигается благодаря держателю ракеля.

Оснастка, используемая при нанесении паст, должна обеспечить точное совмещение отдельных пленочных слоев схемы. Резистивный слой наносится последним, так как повторные вжигания изменяют сопротивление резисторов.

Техническая характеристика установки нанесения паст

Тип печати Контактный и бесконтактный

Поле печати, мм 50×150

Ход ракеля, мм 150

Скорость ракеля, мм/с 20, 45, и 85

Возврат ракеля ручной

Предел регулировки по осям X и Y, мм ±4,5

Предел угловой регулировки, град ±5

Напряжение питания, В 220( 50 Гц)

Мощность привода, Вт 18

Размеры, мм 335×255×185

Масса, кг 15

Кроме трафаретной печати можно наносить резистивные пасты под давлением с помощью пневматического дозатора. Дозировка пасты уменьшает разброс сопротивлений резисторов. Однако для каждого типоразмера резистора требуется отдельное сопло к дозатору. Это создает сложности при изготовлении ГИС, включающих в себя резисторы с большим разбросом номинальных значений сопротивлений. Наличие дозатора не исключает применение трафаретной печати для создания других слоев ГИС.

После нанесения проводится сушка и вжигание пасты. При сушке (от 120 до 200ºС) происходит удаление летучих органических растворителей. Лучше использовать инфракрасную сушку. При других методах сушки на поверхности слоя пасты может образоваться корка, препятствующая выходу летучих веществ, вследствие чего после вжигания пленка может быть пористой и содержать раковины.

Вжигание паст производится в конвейерных печах. Режимы вжигания определяются параметрами материалов паст и подложек, однако профили температуры по длине печи, через которую конвейер перемещает подложки, подобны. На первом участке в зоне предварительного нагрева происходит окончательное удаление органической составляющей пасты. Наиболее ответственной является зона максимального нагрева, особенно для резистивных паст. Ее протяженность и точность поддержания температуры определяет разброс сопротивлений резисторов. В идеальной печи вершина профиля должна быть плоской (пунктир на рисунке).

Рисунок 5.1 – Распределение температуры по длине рабочей зоны конвейерной печи: 1- зона сушки и предварительного нагрева; 2- зона максимального нагрева; 3- зона охлаждения

Однако в реальном оборудовании этого добиться трудно, так как зона максимального нагрева граничит с менее нагретыми зонами, вследствие чего на краях зоны температура ниже, чем в центре. Зона охлаждения должна обеспечить оптимальную скорость остывания подложек для предотвращения образования трещин в пленке.

Техническая характеристика электропечи конвейерной СК-10/16.6-5

Диапазон рабочих температур, С 200-1000

Число тепловых зон 5

Регулируемый наклон канала печи, град 3

Размер рабочего пространства, мм 160×60×2610

Расход охлаждающей воды, м3/ч 2

Максимальная потребляемая мощность, кВт 40

Размеры, мм 4950×1125×1360

Масса, кг 2000

Для подгонки резисторов и конденсаторов применяют лазерные установки «Кварц-5», «Темп-10», а в крупносерийном автоматизированном производстве – автоматы подгонки «Темп-30». Установка «Кварц-5» предназначена для подгонки резисторов импульсами излучения с длинной волны 0,34 мкм. Мощность в импульсе достигается 30 кВт. Производительность установки 300 резисторов в час.

Сборка ГИС заключается в установке на подложку навесных компонентов и их электрическом присоединении к пленочным проводникам.

Дискретные полупроводниковые компоненты толстопленочных ГИС имеют балочные, гибкие проволочные и жесткие выводы.

Монтаж навесных компонентов на подложку производят методом эвтектической пайки, пайки мягким припоем или с помощью токопроводящих клеев. Выбор метода определяется условиями эксплуатации навесного компонента. Пайка обеспечивает хорошую электропроводимость и теплопроводимость соединения. Приклейка компонента с помощью компаундов используется наиболее часто. Вводя в компаунд наполнители, можно в широких пределах менять электро и теплопроводность клеевого соединения. Все методы монтажа должны обеспечить механически прочное соединение навесного компонента с подложкой.

Изготовленную толстопленочную ГИС устанавливают в корпус и герметизируют.