Усилитель-ограничитель

     Во  второй, центральной температурной  зоне конвейерной печи, происходит сплавление частиц основных материалов между собой, с образованием проводящих мостиков и спекание их со стеклом и керамической платой при температуре 500^° – 1000^°С. На выходе из печи платы охлаждают с небольшой скоростью во избежание их растекания и отслаивания от плат.

     Перед первым нанесением плат пасты подвергают очистке и термическому отжигу при температуре 600^° – 620^°С. Пасты для создания проводящих слоев вжигают при температуре 750^° – 800^°С, пасты диэлектриков конденсаторов и изоляционный слой – при температуре 700^° − 750^°С, верхние обкладки конденсаторов при 620^°С, резисторы при 600^° − 650^°С. Для исключения появления сквозных пор в диэлектрике конденсаторов его наносят в два слоя, причем в два слоя, причем каждый слой сушат и вжигают отдельно.

     Если  одна и та же паста наноситься на обе стороны, то возможна нанесение пасты и сушка с одной стороны, потом нанесение и сушка пасты с другой стороны, а затем одновременное вжигание пасты с обеих сторон платы.

     Последовательность  технологических операций нанесения  и термообработки паст при производстве толстопленочных ГИС следует выбирать такой, чтобы каждая последующая операция имела более низкую температуру вжигания по сравнению с предыдущей. Последними наносят и вжигают резистивные пасты.

     В данном случае последовательность технологических  операций нанесения и термообработки паст для схем с однослойной разводкой, содержащих проводники, конденсаторы и резисторы выглядит следующим образом:

• формирование проводников;
• контактных площадок и нижних обкладок конденсаторов;
• формирования слоя диэлектрика;
• формирование верхних слоев конденсаторов;
• формирование резисторов.

 

     3.3  Контрольные операции 

     В качестве контрольных методов применяют:

• четырехзондовый метод для определения поверхностного сопротивления p_S как один из наиболее простых, быстрых и точных;
• качество пленки определяется визуально. Поверхность пленки должна быть без дефектов (разводов, замутнений, точек);

• адгезия контролируется по силе отрыва, поскабливанием.
 
  

4. Облуживание проводников и  контактных площадок

 

     Для присоединения навесных компонентов необходимо облуживание контактных площадок проводников. При этом может происходить «припойное выщелачивание», в результате материал проводников теряет значительное количество серебра. Это явление влияет на теплопроводность и паяемость проводников. Для уменьшения выщелачивания в состав припоя необходимо дополнительно ввести серебро. К облуженным контактным площадкам присоединяют гребенку внешних выводов – армируют плату ГИС. Если используют керамические подложки с отверстиями, то последовательность операций лужения и армирования изменяется: сначала гребенку выводов устанавливают в отверстия, проводят их развальцовку, а затем в ванне с припоем облуживают проводники и одновременно выводы гребенки припаивают к контактным площадкам.

     При лужении проводников сопротивления резисторов изменяются на 1-2% в зависимости от материала резистивной пасты и ее удельного сопротивления. Потому точная подгонка прецизионных резисторов должна производиться после лужения. 

  

5.   Подгонка пленочных элементов

 

     После нанесения и вжигания всех слоев пассивной части схемы производят подгонку пленочных элементов, монтаж навесных компонентов, армирование (установку выводов) и герметизацию.

     Для осуществления контроля в процессе подгонки контактные площадки элементов должны быть облужены. Армирование можно производить до и после подгонки. Выводы и контактные переходы устанавливают перед подгонкой, а рамочные выводы, соединенные между собой на общей рамке, − на заключительном этапе сборки перед герметизацией.

     В условиях массового производства отклонение от номиналов сопротивлений резисторов может достигать 50%, поэтому необходимо производить их подгонку. Подгонка толстопленочных резисторов и конденсаторов принципиально не отличается от тонкопленочных и производиться изменением конфигурации элементов или отжигом. Используется лазерная подгонка удалением части резистивной пленки. Точность изготовления резисторов с подгонкой в условиях массового производства около 2%. Если при лазерной подгонке сопротивление резистора только увеличивается за счет уменьшения его ширины, то отжиг нагревом до температуры 400^° – 500^°С позволяет изменить сопротивление в обе стороны, поскольку при этом меняют свойства резистивных пленок.

     Для толстопленочных конденсаторов  используют воздушно − абразивную подгонку удалением части верхней обкладки абразивом. Это сложная малопроизводительная операция, при осуществлении которого возможно повреждение диэлектрика и нижней обкладки, что снижает выход годных схем. 

  

6. Нанесение защитного слоя

 

     Защита  толстопленочных ГИС. Ее осуществляют глазурованием поверхности сформированной пленочной структуры стеклами с низкой температурой размягчения, не превышающей 500^°С во избежание изменения параметров резисторов. Толщина защитного диэлектрического слоя 30 – 60 мкм, сопротивление изоляции более 10¹² Ом при постоянном напряжении 100 В.

     Если  толстопленочная ГИС устанавливается  в корпус, то защиту с использованием глазурования, как правило, не производят. 

  

7. Монтаж  навесных компонентов

 

     Монтаж  навесных компонентов на подложку производят методом пайки мягким припоем или с помощью токопроводящих слоев. Выбор метода определяется условиями эксплуатации навесного компонента. Пайка обеспечивает хорошую электропроводность и теплопроводность соединения. Приклейка компонента с помощью компаундов и клеев 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.

     Выводы  навесных компонентов выполняются  из мягких и пластичных металлов –  золота и алюминия. Они присоединяются к предварительно облуженным контактным площадкам подложки термокомпрессионным или ультразвуковым методом сварки. В некоторых случаях нагрев навесного компонента может ухудшить его характеристики. Тогда следует применить ультразвуковую сварку, при которой происходит лишь локализованный нагрев места соединения. В данной работе используется пайка припоем ПОС – 61. В данной работе для крепления транзисторов марки SB – 04 к плате будет использоваться токопроводящий клей ТОК – 2. А алюминиевые выводы развариваются ультразвуковой сваркой. 

  

8. Герметизация

 

     Для герметизации микросхем существует множество методов. В данной работе выбрано бескорпусное исполнение микросхемы. Для этого выбрано литьевое (трансфертное прессование). Оно является наиболее производительным и дешевым способом герметизации в серийном производстве микросхем. В основе метода лежит использование временных (разъемных) пресс-форм, как правило, многоместных, с общей загрузочной камерой. В качестве исходного материала применяют пресс-порошки компаундов на основе эпоксидных или кремнийорганических смол или их композиций. Для его осуществления используют пресс-материалы. Повышенной теплостойкостью обладают кремнийорганические пресс-материалы ЭКП – 200 и КПФ. Пресс-материалы ТЭП и ТМП обладают высокой теплостойкостью, достаточно низким ТКЛР. Помещенный в загрузочную камеру пресс-порошок (или таблетки) разогревается, переходит в жидкое состояние и под давлением через литниковые каналы подается в формирующие гнезда. После выдержки под давлением в течение 3…5 минут давление снимается, пресс-форма раскрывается, а изделие выталкивается. В данной работе используется пресс-материал ЭКП – 200.

     Наиболее  эффективно применять литьевое прессование  для сборок на основе групповых плоских  выводных рамок в виде отрезка  ленты. Технологическая групповая рамка, удаляемая впоследствии обрезкой, упрощает загрузку многоместной пресс-формы, придает конструкции необходимую жесткость и несет на себе базирующие отверстия, с помощью которых быстро и точно ориентируют сборки в гнездах пресс-формы.

     Изделия загружают в пресс-форму, смыкают ее и заливают материал под давлением. Далее путем приложения усилия замыкают пресс-форму (фиксация давления) и выдерживают необходимое время, а затем открывают ее и извлекают герметизированное изделие. Затем на необходимом расстоянии выводы загибают и отрубают.

 

     Заключение 

     В данном курсовом проекте была разработана конструкция и технология изготовления усилителя - ограничетиля. Конструктивное исполнение: толстопленочная гибридная ИМС. Используется один резистивный материал для всех однотипных резисторов, конденсаторы пленочной реализации, а также корпусная герметизация. В качестве навесных компонентов используются кремниевые транзисторы, с n-p-n структурой, при использовании токопроводящего клея и разварки алюминиевых проводов. Это позволяет упростить и удешевить процесс изготовления ГИС. Плата для микросхемы типа АБ7.817.064 с двухсторонней разводкой изготовлена из керамики 22ХС, полученная прессованием порошков. Микросхема удовлетворяет требованиям установленными государственными стандартами и конкретными режимами работы

     В технологии производства микросхемы применены  типовые технологические операции, удовлетворяющие требованиям к качеству ГИС.

 

     Список использованных источников 

1. Разработка  и оформление конструкторской документации РЭА: справочное пособие / под ред. Э.Т. Романычевой. – М.: Радио и связь, 1989. 448 с.
2. Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок, − М.: Радио и связь, 1989. 400 с.
3. Конструирование и технология микросхем. Курсовое проектирование учебное пособие для ВУЗов по специальности «Конструирование и производство ЭВА» − М.: Высшая школа, 1984. 153 с.
4. Матсон Э.А., Крижановский Д.В. Справочное пособие по конструированию микросхем.− М.: Высшая школа, 1982. 224 с.

 

 

Приложение А

Технологический маршрут производства толстопленочных  ГИС 

Рисунок А.1 

Приложение Б

     График  корректировки длин резисторов для  учета растекания паст 

Рисунок Б.1 [1]