Расчет топологии толстопленочной микросхемы

Пасты после нанесения подвергают термообработке — сушке и вжиганию. Сушка необходима для удаления из пасты летучих компонентов (растворителя). Сушку проводят при температуре 80−150 градусов Цельсия в течении 10−15 минут в установках с инфракрасным нагревом. Инфракрасное излучение проникает вглубь слоя пасты на всю его глубину, обеспечивая равномерную сушку без образования корочки на поверхности.

Вжигание производят в печах конвейерного типа непрерывного действия с постепенным повышением температуры до максимальной, выдерживанием и последующим охлаждением.

Вначале происходит выгорание органической связи (300−400 градусов Цельсия). Во второй, центральной, температурной зоне происходит ссплавление частиц основных материалов между собой с образованием проводящих мостиков и спекание их со стеклом и керамической пастой при 500−1000 градусах Цельсия.

Пасты для создания проводящих слоев вжигают при 750−800 градусах Цельсия, пасты диэлектрика конденсаторов и изоляционный слой — при 700−750 градусах Цельсия, верхние обкладки конденсаторов — при 700−720 градусах Цельсия, диэлектрик защитного слоя — при 620−650 градусах Цельсия. Для исключения появления сквозных пор в диэлектрике конденсаторов его наносят в два слоя, причем каждый слой сушат и вжигают отдельно.

Топологические расчеты

При разработке топологии учитывают особенности толстопленочной технологии, конструктивные и технологические ограничения.

В толстопленочной технологии пленочные элементы могут располагаться на обеих сторонах платы. Соединения между элементами, расположенными на разных сторонах платы, осуществляется через отверстия или через внешние контактные площадки. Суммарная площадь элементов в одном уровне не должна превышать 70% площади рабочей стороны платы.

Навесные компоненты платы нельзя устанавливать на стороне платы, заливаемой компаундом. Пленочные конденсаторы также не следует располагать на стороне платы, заливаемой компаундом. Если пленочные конденсаторы соединены между собой, то они могут иметь общую нижнюю или верхнюю обкладку. Резисторы рекомендуется ориентировать одинаково, а резисторы близкие по номиналам изготавливать из одной пасты и располагать на одной сторона платы.

Контактные площадки резисторов целесообразно располагать водном слое с проводящими элементами.

С учетом этих требований и рекомендаций на одной стороне платы будем располагать навесные элементы (транзисторы VT1… VT4 с жесткими выводами), пленочные конденсаторы С1… С10, а также группу резисторов (R2, R7, R9, R10, R11), изготавливаемых из одной пасты. Вторую группу резисторов (R1, R3, R4, R5, R6, R8, R12), изготавливаемых из другой пасты будем располагать на обратной стороне платы.

Из технологических соображений (возможность сколов при резке и т. п.) элементы микросхемы располагают на некотором расстоянии от края подложки. Промежутки между элементами определяются технологическими ограничениями и условиями теплоотвода.

Ориентировочную площадь платы определяют по по формуле: S = K * (Sr + Sc + Sk) где: Sr -суммарная площадь резисторов первой группы Sc -суммарная площадь конденсаторов Sk =4 St -суммарная площадь контактных площадок К -коэффициент запаса по площади, определяемый количеством элементов в схеме, их типом и сложностью связей между ними (для ориентировочных расчетов К=2… 3) Зная ориентировочную площадь платы выбираем ее типоразмер и типоразмер корпуса.

Выбор материала пленочных элементов

Нанесение материала толстых пленок, в состав которых, как правило, входят металл, окисел металла и стекло, на плату осуществляют продавливанием через сетчатый трафарет, имеющий закрытые и открытые участки.

Для трафаретной печати материал толстых пленок должен иметь консистенцию пасты.