Тональной модуляции

Повышение требований к качеству ПП и стабильности их параметров привело к созданию ПП и МПП на керамических и полиимидных основаниях. Для изготовления таких плат применяются многочисленные методы, основанные на тонко- и толстопленочной технологии. При использовании тонкопленочной технологии диэлектрические и токопроводящие слои наносят с помощью одного из методов вакуумного испарения, которые характеризуются разнообразием применяемых материалов и возможностью создания многослойных структур в одном технологическом цикле. Недостатками метода являются низкая производительность, сложность технологического оборудования, необходимость вакуума.

При использовании толстопленочной технологии с помощью трафаретной печати создают изоляционные и проводящие слои, которые затем вжигают в основание. Так как керамика в неотожженном состоянии допускает механическую обработку для получения монтажных отверстий, то появляется возможность методом послойного наращивания формировать многослойные структуры с межслойными проводящими переходами. Метод обеспечивает высокую надежность изделий и производительность процесса без применения дорогостоящего оборудования. Однако при изготовлении многослойных проводящих структур требуются материалы со ступенчатыми температурами вжигания. Применение сырых керамических пленок позволяет параллельно изготавливать слои МПП. Собранные по базовым отверстиям пакеты заготовок спрессовываются при температуре 75. . .100°С, а затем спекаются при 1500 ... 1800°С. Скорость повышения температуры должна быть оптимальной и не приводить к растрескиванию подложки. Существенное уменьшение линейных размеров (на 17 ... 20 %) требует точного расчета при первоначальном нанесении рисунка на сырые листы.

Гибридные интегральные микросхемы, микросборки, гибридные интегральные функциональные устройства и узлы — все эти микроэлектронные изделия в виде сборочных единиц входят в состав микроэлектронной аппаратуры (МЭА). Их изготавливают с использованием гибридной тонко- или толстопленочной технологии (см. книгу 4). При их проектировании стремятся достичь высоких показателей микроминиатюризации МЭА (см. книгу 8). В чем же различие между ними? ГИС проектируют и выпускают серийно либо как микросхемы общего применения, а также как схемы частного применения, необходимые для производства конкретного вида МЭА. Микросборки создаются только как изделия частного применения. Существует такое", определе---ние: микросборка — это микроэлектронное изделие, кото-?11-рое выполняет определенную функцию преобразования сиг- • нала, состоит из интегральных микросхем (в корпусах или бескорпусных) и других электрорадиоэлементов, находящихся в различных сочетаниях, разрабатывается и изготавливается производителями радиоэлектронной аппаратуры для улучшения показателей ее миниатюризации.

В устройствах МЭА плотность упаковки элементов, достигнутая в кристаллах ИМС, из-за низкой плотности проводников печатных плат, необходимости применения устройств теплоотвода и других габаритных конструкционных элементов снижается. Одним из принципиально новых конструктивно-технологических направлений совершенствования техники монтажа МЭА в части увеличения плотности упаковки элементов и компонентов, снижения материалоемкости (а следовательно, снижения габаритов и массы), роста надежности ячеек и блоков, систем и комплексов МЭА является создание гибридных интегральных функциональных устройств (ГИФУ). Это направление характеризуется применением базовых процессов тонко- и толстопленочной технологии для создания многоуровневых коммутационных плат ГИФУ с высокой плотностью проводников (вместо печатных плат), причем такие платы одновременно могут служить высокоэффективным средством теплоотвода. Кроме того, для ГИФУ характерна высокая плотность размещения на коммутационной плате ИМС и радиокомпонентов (чаще всего бескорпусных).

Отметим, что технология получения многослойной керамики является по существу модификацией технологического процесса изготовления толстопленочных схем. При этом создают многоуровневую коммутацию, что затруднено в классической толстопленочной технологии. Дело в том, что последовательное нанесение неотожженных паст на керамическую подложку через трафареты с последующим единым отжигом невозможно; в условиях же нанесения каждой пасты с последующим вжиганием необходимо обеспечить стабильность состава предыдущих слоев при температурах, равных температурам вжигания последующих слоев. Температуры вжигания последующих паст меньше предыдущих и для каждого металлического и диэлектрического слоев

рые при обжиге смыкаются между собой. Шаг этих островков равен шагу отверстий сетки, определяемому сечением проволоки или нейлоновых нитей, из которых изготовлена сетка. Минимальный шаг сеток, применяемых в толстопленочной технологии, порядка 70 мкм, эта величина и определяет разрешающую способность толстопленочной технологии.

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].

чина здесь как в традициях, сложившихся во времена дискретной схемотехники, так и в достигнутом уровне технологии производства ИМС. Так, например, в свое время неплохо себя зарекомендовала серия логических микросхем К217, выполненных по толстопленочной технологии. Эта серия относится к числу наиболее высоконадежных микросхем. Однако сейчас пленочные логические микросхемы широкого применения не разрабатываются, так как по многим параметрам, в том числе и по стоимости, они уступают полупроводниковым логическим схемам.

Анализ, выполненный в [26], показывает, что при использовании бескорпусных ИМС достаточно двух слоев проводников. При этом коммутационная структура формируется методами тонкопленочной технологии. С увеличением степени интеграции применяемых ИМС число слоев увеличивается до трех—шести, для которых целесообразно применять многослойную систему коммутации, изготовляемую по толстопленочной технологии на керамической основе.

дами тонкопленочной или толстопленочной технологии. Более распространенная тонкопленочная технология включает методы термического вакуумного напыления, а также катодного и ионноплаз-менного распыления.

Толстопленочная технология базируется на нанесении слоев различных материалов толщиной свыше 1 мкм, которые выполняют роль проводников, резисторов и диэлектриков. Для того чтобы создать рисунок ИС, используется метод шелкографии (сеткогра-фии): паста определенного состава и вязкости продавливается через сетчатый трафарет. Образовавшийся слой, повторяющий рисунок трафарета, затем сушат и вжигают для закрепления материала на плате и придания ему заданных электрофизических и механических свойств [79]. Сетчатые трафареты, используемые в толстопленочной технологии, изготовляются аналогично биметаллическим маскам ( 7.5): сетку покрывают фоторезистом, экспони-

где /И„ = Дс/„/ь/о — парциальные (частичные) коэффициенты модуляции. В выражении (3.11) первое слагаемое в правой части — несущее колебание с частотой шо, второе и третье — суммы колебаний с частотами юо + пй (верхняя боковая полоса) и соо — ли" (нижняя боковая полоса) соответственно. Нижняя боковая полоса-представляет собой зеркальное отображение верхней боковой полосы, т. е. амплитудный спектр модулированного колебания симметричен относительно частоты о>о. Каждая спектральная составляющая модулирующего сигнала (3.9) так же, как при тональной' модуляции, создает две боковые частоты в спектре модулированного колебания.

Из выражений (3.38) и (3.43) и приведенных графиков видно, что при тональной модуляции нельзя определить, является ли сигнал частотно- или фазомодулированным. Различие между этими видами модуляции проявляется

4. Какой вид имеет векторная диаграмма AM колебания (при тональной модуляции)?

Определение понятия «глубина модуляции» особенно наглядно для случая тональной модуляции, когда модулирующая функция s(f) является гармоническим колебанием:

Спектральная диаграмма колебания при тональной модуляции показана на 4.7. Ширина спектра в этом случае равна удвоенной частоте модуляции 2Й, а амплитуды колебаний боковых частот не 116

для етационарного режима тональной модуляции, легко получить также из рассмотрения прохождения отдельных спектральных составляющих модулированного колебания. Записав выражение (7.47) в форме

Полученные из рассмотрения тональной модуляции результаты позволяют представить общую картину явлений по передаче через контур колебаний, модулированных по амплитуде сложным сообщением. Входящим в такое сообщение различным частотам Q соответствует неодинаковое ослабление; чем выше частота, тем сильнее выражена демодуляция. Так как при приеме колебаний напряжение на выходе детектора приемника пропорционально коэффициенту модуляции, получается относительное ослабление верхних част от

Имеет место также и задержка сообщения. Это объясняется тем, что фазовый сдвиг огибающей (при тональной модуляции) зависит от частоты. Колебательный контур оказывает на сообщение, содержащееся в огибающей, такое же влияние, что и фильтр нижних частот при пропускании непосредственно через него сообщения.

Тейлора степеней выше третьей, появятся слагаемые с A5(t) и т. д При оценке нелинейных искажений обычно исходят из простейшей тональной модуляции. В этом случае

В простейшем случае тональной модуляции, когда &(t) = cos Qt, получается одна пара боковых частот:

которая совпадает с выражением (11.21) [в случае тональной модуляции, когда s(t) — cos Ш].