Проводящих резистивных

Пасты для получения вожженных диэлектрических, резистивных и проводящих слоев разнообразны по составу. Их рецептура и режимы обработки представляют собой наиболее сложную часть толстопленочной технологии. Однако положение упрощается тем, что в настоящее время, как это уже неоднократно отмечалось, используются в основном толстопленочные слои проводящих материалов — серебра, палладий — серебра, палладий — золота, платины, платины — золота. Эти металлы входят в состав паст в виде окислов, карбонатов, мелкодисперсных порошков. При обжиге вначале постепенно выгорает органическая связка (например, канифоль в этиловом спирте), затем разлагаются соединения с выделением газообразных продуктов (например, СО2, Н2О) и, наконец, расплавленный металл смачивает поверхность керамической подложки, проникая в ее поры. После некоторой выдержки при этой температуре подложка постепенно охлаждается. Обжиг в массовом производстве ведется в туннельных печах, где равномерно продвигающееся изделие проходит цикл обжига, подобный показанному на 2.7 [12].

Интегральные микросхемы изготавливаются на основе объемных и пленочных структур из полупроводниковых, диэлектрических и проводящих материалов. Объемные структуры служат основой для полупроводниковых интегральных микросхем, а пленочные •— для пленочных и гибридных. Структура, в которой между металлическими пластинками находится тонкая пленка диэлектрика, называется структурой металл—^диэлектрик—металл и обозначается МДМ. В МДМ-структуре в контактах между металлом и диэлектриком возникает потенциальный барьер, а через тонкую пленку диэлектрика начинает протекать ток инжекций, образующий в диэлектрике пространственный электрический заряд.

Установки индукционного нагрева проводящих материалов Установки высокочастотного нагрева диэлектриков

В одну группу входят все установки собственно индукционного нагрева проводящих материалов, в том числе и ионизированных газов. В этих установках нагрев осуществляется за счет магнитной составляющей переменного электромагнитного поля индуктированными в нагреваемых объектах токами. Эта группа, как доминирующая, и определила название книги.

Развитие индукционного нагрева идет по пути совершенствования его технологии и автоматизации, в том числе и на основе достижений современной вычислительной техники. Расширяется применение высоких температур как при традиционных способах нагрева, так и при индукционном плазменном нагреве. В связи с ростом мощности установок и расширением их использования в промышленности особое значение приобрело совершенствование основной аппаратуры и источников питания, направленное на улучшение энергетических показателей и надежности установок для нагрева проводящих материалов и диэлектриков.

Так как для любых диэлектриков а' г^ а" (равенство возможно только для проводящих материалов), то а'а<; а"а<<0,318. Из этого неравенства следует, что а<;0,318 А или А > 3,14 а, т. е. при вы-полнении условия (9-30) автоматически выполняется и ограничение по допустимой степени проявления поверхностного эффекта, даже когда tg б -> со .

Ряд особенностей заставляет выделить частоту 50 Гц отдельно, хотя основные закономерности и методы расчета те же, что и на средних частотах. Главными преимуществами использования частоты 50 Гц являются: 1) снижение расхода энергии и капитальных затрат в связи с отсутствием преобразователя частоты; 2) уменьшение времени нагрева изделий. Эти преимущества наиболее полно реализуются в установках большой мощности, в особенности при нагреве хорошо проводящих материалов (сплавы меди и алюминия), когда КПД индуктора составляет всего 40—60 % и дополнительные потери в преобразователе велики.

При повышении частоты передаваемого тока увеличиваются потери: 1) за счет энергии, излучаемой в окружающее пространство; 2) за счет вытеснения тока к поверхности проводника; 3) в элементах конструкции из проводящих материалов и диэлектриков, находящихся в поле линии.

42. Неверно. Вспомните зависимость энергии фотона от частоты излучения. 43. Неверно. Резисторы выполняют из проводящих материалов, в которых дырочного тока не существует. 44. Правильно. Так как электрические свойства полупроводников сильно зависят от температуры. 45. Наверно. Читайте консультацию № 52. 46. Неверно. Таково напряжение на фотоэлементе. 47. Неверно. Наоборот, и„ увеличится, a U$ уменьшится, так как сопротивление фоторезистора уменьшается. 48. Правильно. 49. Неверно. Когда ф=0, внутреннее сопротивление фотоэлемента очень велико. 50. Правильно. 51. Неверно. Изучите внимательно материал параграфа.

С повышением температуры изменяются и механические свойства магнитных и проводящих материалов, однако заметное их ухудшение наступает при температурах выше 600—700°С. Нельзя не считаться также с изменением размеров частей машины с ростом температуры (особенно в больших машинах) и механическими напряжениями, которые возникают из-за различия в температурных изменениях размеров сопряженных деталей.

Удельные сопротивления р„ некоторых наиболее часто встречающихся в электрических машинах проводящих материалов для различных расчетных температур приведены в табл. 4-1. Согласно ГОСТ 183-74 для обмоток, предельные допустимые превышения температуры которых соответствуют классам на-гревостойкости А, Е и В, расчетная температура принимается равной 75° С, а для обмоток, предельные

В качестве подложки можно использовать пластину из полупроводника, чаще всего кремния. В этом случае микросхема называется полупроводниковой. Если подложка выполнена из диэлектрического материала (стекла, ситалла, керамики), а элементы микросхемы формируются из пленок проводящих, резистивных или диэлектрических материалов, такие микросхемы называются пленочными. В зависимости от толщины пленок различают тонкопленочные микросхемы, с толщиной пленок меньше 1 мкм и толстопленочные, где толщина пленок больше 1 мкм (десятки и сотни микрон). Поскольку активные элементы пленочных микросхем (транзисторы, диоды), а иногда и другие элементы выполняются отдельно и имеют самостоятельное конструктивное исполнение, такие микросхемы часто называют гибридными или гибридно-пленочными.

Пассивные элементы пленочных ИМС создаются из тонких пленок проводящих, резистивных и диэлектрических материалов, нанесенных на поверхность диэлектрической подложки.

Многие технологические процессы, объединяемые сейчас названием «толстопленочная технология», продолжительное время использовались для нанесения металлизации на керамику при изготовлении катушек индуктивности, керамических конденсаторов и других высококачественных радиоэлементов. Толстопленочная технология широко применялась также при изготовлении элементов микромодулей, в частности микромодулей этажерочной конструкции. Здесь находили применение процессы нанесения пленок вжиганием из паст проводящих, резистивных и диэлектрических слоев.

Масочный метод. Самым простым методом получения заданной конфигурации пленочных элементов является масочный, при котором нанесение каждого слоя тонкопленочной структуры осуществляется через специальный трафарет (съемную маску), с определенной точностью повторяющий геометрию проводящих, резистивных или диэлектрических элементов ИМС. Принцип создания тонкопленочных элементов ГИС, содержащей конденсаторы, резисторы, проводники и пересечения пленочных проводников, показан на 2.1, а — д. При масочном методе рекомендуется такая последовательность формирования слоев такой ГИС: напыление резисторов; проводников и контактных площадок; межслойной изоляции; второго слоя для пересечений проводников; нижних обкладок конденсаторов; диэлектрика; верхних обкладок конденсаторов; защитного слоя. При отсутствии конденсаторов исключаются операции напыления нижних и верхних обкладок конденсаторов, диэлектрика, а при отсутствии пересечений — операции напыления межслойной изоляции и второго слоя проводников. При масочном методе операции нанесения пленки и формирования конфигураций элементов выполняются одновременно. Пленка из напыляемого материала осаждает-

Функциональная составляющая — это частицы неорганических веществ (металлов, оксидов металлов и др.), определяющих свойства будущих пленок (проводящих, резистивных, диэлектрических). В процессе вжигания эти частицы остаются в твердой фазе и равномерно распределяются по объему слоя. Конструкционная составляющая— частицы стекла, температура плавления которого ниже температуры вжигания. В процессе вжигания расплавленное стекло смачивает частицы функциональной составляющей, образуя однородную суспензию, а после охлаждения и затвердения получается пленка, прочно сцепленная с подложкой. Технологическая составляющая играет роль временной связки, смачивающей твердые частицы и придающей пасте пластичность. Эта составляющая содержит органические вещества (ланолин, канифоль и др.), в которые добавляется растворитель. Растворитель впоследствии испаряется в процессе сушки, а основное вещество разлагается или сгорает при вжигании и полностью удаляется из пленки.

В отличие от пленочных 'микросхем, где элементы формируются на поверхности 'изоляционного основания в виде пленок проводящих, резистивных, диэлектрических, в полупроводниковой микросхеме элементы выполняют на базе полупроводникового основания-кристалла за счет локального изменения электрофизических свойств материала. На поверхность кристалла выносят лишь пленочные проводники для внутрисхемного соединения (межсоединения).

Требования к процессу нанесения тонких пленок. Элементы тонкопленочных микросхем формируют на основе проводящих, резистивных, полупроводниковых и диэлектрических пленок, толщина которых обычно находится в пределах 100—10000 А.

Схема технологического процесса изготовления гибридных толстопленочных микросхем показана на 50. Процесс изготовления толстопленочных микросхем начинают с подготовки поверхности подложки и трафаретов, затем на подложку наносят требуемый рисунок слоев. После каждого цикла нанесения соответствующего слоя последний обжигают для закрепления его на подложке и придания заданных свойств материалу слоя. Поскольку температура обжига проводящих, резистивных и диэлектрических паст различна, последовательность нанесения слоев должна быть вполне определенной. Сначала наносят слой с наибольшей температурой обжига — проводящую пасту, образующую проводники, контактные площадки и нижние обкладки конденсаторов, а затем пасту для диэлектриков конденсаторов и изоляции возможных пересечений проводников. Третьим слоем наносят верхние обкладки конденсаторов и пересекающиеся проводники. Наконец, наносят резистивные пасты, если температура их обжига наименьшая. После изготовления пассивных элементов интегральной микросхемы производят лужение контактных площадок и подгонку элементов к номинальному значению электрофизических параметров. Монтаж и сборку толстопленочных интегральных микросхем произродят так же, как и тонкопленочных.

В отличие от пленочных 'микросхем, где элементы формируются на поверхности 'изоляционного основания в виде пленок проводящих, резистивных, диэлектрических, в полупроводниковой микросхеме элементы выполняют на базе полупроводникового основания-кристалла за счет локального изменения электрофизических свойств материала. На поверхность кристалла выносят лишь пленочные проводники для внутрисхемного соединения (межсоединения).

Требования к процессу нанесения тонких пленок. Элементы тонкопленочных микросхем формируют на основе проводящих, резистивных, полупроводниковых и диэлектрических пленок, толщина которых обычно находится в пределах 100—10000 А.

По технологическому принципу изготовления гибридные интегральные микросхемы делят на толстопленочные и тонкопленоч-иые. При изготовлении толстопленочных микросхем на изолирующую подложку наносят через сетку-трафарет проводящие, рези-стивные и диэлектрические композиции с последующим вжиганием (резисторы, конденсаторы, индуктивности, проводники). Толщина наносимых пленок, образующих элементы микросхемы, составляет единицы и десятки микрометров. При изготовлении тонкопленочных микросхем пассивные элементы получают путем последовательного нанесения проводящих, резистивных и диэлектрических слоев толщиной порядка десятых и сотых долей микрометра. Необходимая конфигурация элементов в этом случае достигается либо с помощью трафаретов в процессе нанесения пленки, либо путем избирательного химического травления сплошной пленки.

Применение электронных .и ионных пучков в производстве интегральных микросхем имеет большие перспективы. Уже в настоящее время на основе «элионной» технологии возможны осаждение проводящих, резистивных, полупроводниковых и диэлектрических пленок, очистка подложек, экспозиция фоторезиетивных слоев, полимеризация органических соединений, химическое разложение, ионное травление, изготовление р-п-переходов, гравировка, микро-сварка, соединение элементов микросхем и их герметизация, т. е. почти все операции, необходимые при изготовлении интегральных микросхем.