Технология изготовления плат толстопленочных гибридных интегральных схем (стр. 4 из 4)
Жидкая фаза в системе может появляться в результате добавления в шихту специальных легкоплавких добавок и путем образования эвтектик между компонентами шихты. На первой стадии процесса спекания в этом случае образовавшаяся между частицами жидкая прослойка играет роль смазки, облегчающей взаимное перемещение частиц и приводящей к уплотнению заготовки. Для получения удовлетворительных результатов вязкость жидкой фазы должна быть такой, чтобы уплотнение происходило в приемлемые сроки без деформации и коробления изделия под действием силы тяжести. Эта стадия может привести к полному завершению уплотнения, если объем жидкой фазы, присутствующей в системе при
температуре спекания, достаточен для заполнения промежутков между частицами Если вещество твердой фазы частично растворимо в жидкой, то на второй стадии спекания увеличение плотности заготовки происходит за счет процессов растворения и роста зерен твердой фазы. В этом случае при относительно малых количествах расплава в местах контактов частиц могут возникать достаточно большие давления и деформации частиц, вследствие чего участки зерен, находящихся в контакте, растворяются (за счет их более высокого химического потенциала) и осаждаются на периферийных частях В результате этого процесса центры зерен сближаются, а также происходит растворение более мелких зерен и рост за их счет крупных. Наконец, третья стадия приводит к завершению процесса путем обычного твердофазного спекания.
Другими важными путями интенсификации спекания являются повышенные температуры процесса, физическое и химическое активирование спекания.
Увеличение температуры спекания сопровождается ускорением массопереноса и, как следствие, более интенсивным спеканием. Однако при этом надо учитывать возможности диссоциации и увеличения летучести некоторых компонентов керамики, что может существенно ухудшить ее электрофизические свойства. Кроме того, при этом интенсифицируется рекристаллизация, а также происходит слияние мелких пор в крупные с образованием в некоторых случаях раковин, что нежелательно.
Физическое активирование достигается следующими методами: спеканием в переменном магнитном поле, спеканием предварительно деформированных материалов, воздействием ультразвуковых колебаний и др. В частности, воздействие ультразвука на кристаллическую структуру материала способствует интенсификации миграции дислокаций и ускорению диффузионных процессов. Это, в свою очередь, приводит не только к активизации и ускорению спекания, но и значительно повышает плотность и прочность керамики.
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 (рис. 1, а), после чего формируют диэлектрик для конденсаторов и пересечений проводников (рис. 1, б). Верхние обкладки и пленочные перемычки (рис. 2.8, в) изготавливают из одной пасты. Последними формируют резисторы (рис. 1, г), имеющие самую низкую температуру вжигания. После обслуживания контактных площадок (верхние обкладки конденсаторов, резисторы и диэлектрик припоем не смачиваются, так как их изготавливают из паст, инертных к припою) производят лазерную подгонку резисторов (рис. 1, д). На рис. 1, е, ж представлены заключительные сборочные операции: установка выводов, монтаж навесных компонентов и герметизация опрессовкой С использованием пластмассы, после тего 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.
Рис. 1. Технологический маршрут изготовления топстопленочной ГИС:
1 - обожженная керамическая подложка с системой сквозных отверстий; 2 - навесной конденсатор; 3 - навесной транзистор с жесткими выводами; 4 - резистор; 5 - толстопленочный конденсатор
Расчетная часть
| ВАРИАНТ 28 |
| Материал высокоглиноземистая керамика |
| Размеры заготовки S=60×48 мм |
| Типоразмер платы №9; 10×16 мм |
| Толщина платы l=0,6 мм |
| Годовой план N=500 тыс. штук |
| Выход годного по обработке V1 =78% |
| Выход годного по плате V2=81% |
1) Определение суммарного припуска на обработку поверхности заготовки:
Z=0,1мм
2) Определение исходной толщины заготовки
lΣ = l + Z,
lΣ = 0,6 + 0,1=0,7мм=0,0007м
3) Определение исходной массы заготовки
m Σ = lΣ ·S·ρ,
m Σ = 0,7·0,06·0,048·2600=0,0052416кг=5,2416г=5241,6мг
4) Определение массы пластины или подложки после обработки поверхности
m = l ·S·ρ,
m = 0,6 ·0,00288·2600=0,0044928кг=4,4928г=4492,8мг
5) Определение количества плат, получаемых из одной подложки, или количества кристаллов, получаемых их одной пластины n.
n=18
6) Определение количества материала, необходимого для выпуска годового плана
6.1) определение количества подложек или пластин, запущенных на разделение
N1=N/(V2·n),
N1=500000/(0,81·18)= 34294,
6.2) определение количества заготовок, запущенных на обработку
N2=N1/V1,
N2=34 294/0,78=43967
7) Определение исходной массы материала
Mи = N2·mΣ,
Mи = 43967·0,0052416=230.457427кг,
8) Определение полезной массы материала
Mп = (N·m)/n,
Mп = (500000·0,0044928)/18=124,8кг,
9) Определение коэффициента использования материала
Ким = Mп / Mи,
Ким = 124,8/ 230,457427=0.54153169.