Пленочные конденсаторы

Пленочный конденсатор большой емкости может иметь сложную конфигурацию. Это позволяет конструктору при разработке топологии микросхемы полностью использовать свободные участки площади подложки.

Конденсаторы и индуктивные элементы. В простейшем случае пленочный конденсатор имеет трехслойную структуру: два металлических слоя (обкладки конденсатора) с диэлектрическим слоем между ними, в более сложных — многослойную. Многие показатели пленочных конденсаторов в основном зависят от свойств диэлектрического слоя: его материала, толщины и способа получения, а состав диэлектрического слоя обусловливает соответствующий подбор материала обкладок конденсатора.

Конструктивно-технологические особенности и основные параметры. В гибридных ИМС применяют тонкопленочные и толстопленочные конденсаторы с простой прямоугольной (квадратной) и сложной формами ( 4.6). Пленочный конденсатор представляет собой многослойную структуру, нанесенную на диэлектрическую подложку ( 4.6, а). Для ее получения на подложку 1 последовательно наносят три слоя: проводящий 2, выполняющий роль нижней обкладки, слой диэлектрика 3 и проводящий слой 4, выполняющий роль верхней обкладки конденсатора.

подложку / нанесены пленочные резисторы 2 и пленочный конденсатор 3. С помощью клея (слой 5) на подложку установлен бескорпусный биполярный п-р-п транзистор 4 с проволочными выводами соединенными с металлическими слоями. Соответствующая электрическая схема приведена на 1,4, б.

9.5. Интегральный пленочный конденсатор

21.5. Пленочный конденсатор:

водимость цепи обратной связи, 'включив в цепь эмиттера пленочный конденсатор;

Пленочные конденсаторы формируют на диэлектрической подложке гибридных интегральных микросхем. При этом необходимо провести по крайней мере три операции вакуумного напыления: нижней проводящей обкладки конденсатора, диэлектрической пленки и верхней проводящей обкладки ( 7.15). Такой пленочный конденсатор называют однослойным. Для получения большей емкости или для уменьшения площади, занимаемой конденсатором на подложке, можно делать многослойные пленочные конденсаторы, секции которых располагают «этажами» — одна над другой. Однако создание «многоэтажных» конденсаторов затрудняет процесс их изготовления, так как надо вводить дополнительные операции нанесения различных слоев, повышает стоимость, уменьшает надежность, увеличивает процент брака из-за увеличения краевого эффекта, уменьшения плотности и электрической прочности верхних диэлектрических слоев.

а — диффузионный конденсатор, использующий емкость перехода; б — эквивалентная схема диффузионного конденсатора при параллельном включении; а — пленочный конденсатор типа металл — окисел — кремний (МОП); / — верхняя обкладка; 2 — вывод нижней обкладки; 3 — изолирующий р-п переход; 4 — слой кремния р-типа; 5 — подложка л-типа; 6 — нижняя обкладка из кремния п-Ь-типа.

8.2. Пленочный конденсатор:

I — подложка р-типа; 2 — пленочный конденсатор; 3 — диод; 4 — транзистор; 5 — пленочный резистор

В ГИССВЧ-диапазона применяются дискретные полупроводниковые приборы в бескорпусном или обычном исполнении. Предпочтительнее использовать приборы с жесткими (балочными, столбиковыми, шариковыми) выводами. Применяются также СВЧ биполярные транзисторы и приборы с отрицательным внутренним сопротивлением (диоды Ганна, туннельные и лавиннопро-летные диоды и т. д.). Широко применяются диоды, имеющие нелинейную зависимость емкости р — «-перехода от смещающего напряжения — параметрические дкоды, варакторы, диоды с накоплением заряда. Используются и пассивные дискретные элементы, особенно часто дискретные многослойные пленочные конденсаторы, которые значительно компактнее и точнее интегральных.

У пленочных конденсаторов диэлектриком ' является синтетическая пленка, например полистирольная (ПМ — пленочные полистирольные малогабаритные или ПОВ — пленочные открытые высоковольтные). Пленочные конденсаторы имеют высокие электрические показатели, в частности отрицательный ТКС, что позволяет использовать их для параметрической стабилизации.

Пленочные конденсаторы. Такие конденсаторы относятся к числу наиболее распространенных элементов ГИС. Конструктивно пленочные конденсаторы представляют собой трехслойную структуру металл — диэлектрик — металл (МДМ) и состоят из нижней и верхней обкладок, разделенных слоем диэлектрического материала.

Последовательность операций изготовления толстопленочных ГИС, содержащей пленочные резисторы, навесные и пленочные конденсаторы, проводники и перемычки, активные компоненты с жесткими выводами, с армированием рамочными выводами и последующей герметизацией опрес-совкой, представлена на 2.8, а — з.

После очистки и отжига платы на нее накосят и вжигают поочередно с обеих сторон проводниковую пасту для формирования проводников, контактных площадок и нижних обкладок конденсаторов ( 2.8, а), после чего формируют диэлектрик для конденсаторов и пересечений проводников ( 2.8, б). Верхние обкладки и пленочные перемычки ( 2.8, в) изготавливают из одной пасты. Последними формируют резисторы ( 2.8, г), имеющие самую низкую температуру вжигания. После облуживания контактных площадок (верхние обкладки конденсаторов, резисторы и диэлектрик припоем не смачиваются, так как их изготавливают из паст, инертных к припою) производят лазерную подгонку резисторов ( 2.8, д). На 2.8, е, ж представлены заключительные сборочные операции: установка выводов, монтаж навесных компонентов и герметизация опрессовкой с использованием пластмассы, после чето производят обрезание рамки и разъединение выводов. В том случае, когда какие-либо из пленочных элементов в толстопленочной ГИС отсутствуют (например, пленочные конденсаторы), технологический маршрут такой ГИС упрощается.

Пленочные конденсаторы занимают большую площадь на подложке, требуют нескольких циклов нанесения и вжига-

Пленочные конденсаторы. У этих конденсаторов в качестве диэлектрика используют тонкие пленки из различных материалов (полистирола, фторопласта и т. п.), а также лаковые пленки различных материалов. Некоторые из этих материалов являются полярными (поликарбонат), другие неполярными (фторопласт). По конструкции пленочные конденсаторы подобны бумажным, но благодаря лучшим свойствам диэлектрика часто обладают лучшими характеристиками. Например, фторопластовые конденсаторы К72П-3 и К72П-6 можно эксплуатировать при температуре до 200°С. Они имеют большое сопротивление изоляции и малую абсорбцию.

Наибольшую емкость на единицу объема из этой группы имеют ла-копленочные конденсаторы, диэлектрик которых выполнен из тонких лаковых пленок толщиной порядка 3 мкм, а обкладка — методом металлизации. Например, конденсаторы типа К76П-1 имеют емкость до 22 мкФ, объем — в 2—3 раза меньший объема соответствующих однослойных бумажных конденсаторов. Конденсаторы из поликарбонатных пленок (К77-1; К77-2) также имеют большую емкость. Их можно эксплуатировать при температуре до 125°С.

Пленочные конденсаторы следует применять вместо бумажных, там где требуются малые габариты.

Пленочные конденсаторы. Пленочные конденсаторы выполняют в двух вариантах: трехслойные конденсаторы ( 12.4, а, б), состоящие из двух металлических обкладок, разделенных слоем диэлектрика, и конденсаторы планарной конструкции ( 12.4, в), у которых обе обкладки нанесены на диэлектрик и расположены в одной плоскости. Качество и надежность тонкопленочных схем в значительной мере определяются качеством и надежностью конденсаторов. Связано это с тем, что по габаритам они больше всех остальных элементов, входящих в сос-

12.4. Пленочные конденсаторы: