В качестве материала для изготовления толстопленочных элементов принимаются резистивные, диэлектрические и проводящие пасты. Они представляют собой суспензию порошков наполнителя и стекла в какой-либо органической связующей жидкости или растворе. Наполнитель является основой пасты и придает пленкам необходимые резистивные, проводящие или диэлектрические свойства.
Основные требования, предъявляемые к пастам: возможность нанесения их через трафарет и термообработка (вжигание); воспроиэводимость свойств; хорошая адгезия к подложке; совместимость с другими элементами; соответствующие электрические свойства; способность к пайке и термокомпрессии.
Плата должна быть определенной величиной текучести. Слишком большая текучесть приводит к растеканию пасты и искажению рисунка, а «алая текучесть - к плохому продавливанию пасты через трафарет.
В качестве наполнителей проводниковых паст используются порошки металлов и сплавов с размером частиц не более 5 мкм. Размеры и форма частиц оказывают сильное влияние на физические и электрические свойства толстых пленок. Наполнители наст должны обладать крайне низкой химической активностью при высоких температурах термообработки в оксидирующей среде и при соприкосновении с химически активным стеклом, а также должны быть восприимчивы ft устойчивы (нерастворимы) к воздействий припоя, применяемого при монтаже пайкой. Это объясняется применение в качестве наполнителей благородных металлов: золота, серебра, сплавов золото-палладий, золото-платина,. серебро-палладий и др. Сравнительная оценка проводниковых паст на основе различных наполнителей приведена В таблице 1.
Свойства проводниковых паст Таблица 1
| Наполнитель | Стоимость | Электропроводность | Адгезия | Устойчивость к расплавленному припою | Контакт с резисторами | Миграция |
| Au | 4 | 3 | 4 | 5 | 5 | 2 |
| Pt – Au | 5 | 5 | 3 | 3 | 1 | 1 |
| Au – Pd | 3 | 4 | 3 | 2 | 3 | 2 |
| Ag – Pd | 2 | 2 | 2 | 3 | 2 | 3 |
| Ag | 1 | 1 | 1 | 5 | 4 | 5 |
Возможно вы искали - Контрольная работа: Паяные соединения. Технология магнитных дисков. Коммутационные устройства
Оценка дана по 5 - балльной системе, 1 - высший балл.
Наряду с приведенными В таблице 1 наполнителями для проводниковых паст применяются неблагородные металлы: медь, никель, алюминий, вольфрам, молибден. Они обеспечивают не только меньшую стоимость паст, но и в ряде случаев лучшие параметры и стабильность при высоких температурах. Медь, например, является единственным металлом с высокой электропроводностью, к которому можно подсоединять внешние выводы как сваркой, так и пайкой. Кроме того, медь имеет хорошую адгезию к алюмокерамическим подложкам, высокую теплопроводность, стойкость к выщелачиванию, и радиации, хорошие свойства в диапазоне СВЧ.
В качестве наполнителей резистивных паст применяется серебро, золото, палладий, платина, рений, окислы таллия, рутения, рения, палладия, а также различные композиции: серебро-палладий-оксид палладия, серебро-оксид рутения, висмут-рутений, рутений-иридий, платина-оксид иридия и др. Толстопленочные резисторы имеют номиналы сопротивлений от 1 до 10 Ом, удельное сопротивление от 1 до 107 Ом/а и широкий диапазон значений ТКС.
При изготовлении диэлектрических паст для конденсаторов в качестве наполнителей применяют смеси порошков керамических материалов и флюсов, а также стекла и ферроэлектрических материалов. Например, пасты на основе композиции титанат бария - оксид титана - оксид алюминия - легкоплавкое стекло имеют диэлектрическую проницаемость от 10 до 2000.
Диэлектрики для межуровневой изоляции проводников изготавливают на основе стеклокерамических материалов. Но сравнению с диэлектриками для конденсаторов они обладают меньшей диэлектрической проницаемостью.
Похожий материал - Курсовая работа: Пеленгатор постановщиков активных помех
В качестве постоянного связующего в состав паст входят стекла, которые не удаляются после формирования пленки и остаются в готовом пленочном элементе. В проводниковой пасте, стекло служит для удерживания в контакте зерен наполнителя и для обеспечения адгезии толстой пленки к подложке. При выборе состава стекла необходимо учитывать зависимость его вязкости от температуры, смачивание подложки, химическую активность и коэффициент термического расширения. Эти свойства стекла влияют на режим термообработки, на образование механических связей между зернами металлического наполнителя, на удельное сопротивление пленки и процессы подсоединения выводов к контактным площадкам. От состава стекла в значительной степени зависит стабильность параметров резисторов. В диэлектрике, применяемом для межуровневой изоляции проводников, постоянное связующее является одновременно и основным функциональным компонентом. В диэлектрики конденсаторов стекло не должно вносить дефектов, приводящих к возникновению коротких замыканий между обкладками. В качестве постоянного связующего применяются легкоплавкие стекла: свинцово-боросиликатные, цинкоборо-силикатные, кадмиевые.
В качестве органических связующих и растворителей паст может применяться широкий набор материалов: этилцеллюдоза, воски, ланолин, вазелиновое масло, циклогексан, жидкие смолы, органические растворители.
Органические связующие и растворители вводятся для обеспечения равномерного распределения частиц порошков различных компонентов в процессе приготовления пасты, для получения определенной консистенции и для придания пасте необходимой вязкости. При нанесении пасты на подложку органические связующие полностью удаляются в процессе термообработки. При неполном удалении органических связующих в составе диэлектрика, например, остается углерод, который резко повышает электропроводность.
Специальные добавки вводят в состав паст для улучшения адгезии, паяемости, для придания пастам тиксотропности и др.
ТиксотроПностыо называется способность паст под действием механического давления увеличивать текучесть и затем после прекращения воздействия давления снова загустевать. Для придания пастам тиксотропных свойств в их состав вводят высокомолекулярные соединения, например, фуранкарбоновую или терефталевую кислоты.
Методы формирования рисунка. Трафаретная печать.
Очень интересно - Лабораторная работа: Перевірка закону Ома при аналізі послідовних кіл змінного струму
Проводники. Проводники толстопленочных схем выполняются путем нанесения через трафареты проводниковых паст.
Проводниковые пасты должны обеспечивать получение следующих характеристик композиции (после вжиганин):
1. Высокую удельную проводимость во избежание заметного падения напряжения и нагрева.
2. Высокую адгезию пленки с подложкой, поскольку непосредственно к ней присоединяются выводы и навесные элементы.
3. Возможность присоединения к поверхностям проводников монтажных проводов и навесных элементов пайкой или сваркой.
Вам будет интересно - Реферат: Передатні функції імпульсних автоматичних систем та оцінка їх якості
4. Композиция должна быть устойчива к воздействиям, связанным с выполнением технологических процессов, и выдерживать заданные условия эксплуатации.
Проектирование топологии толстопленочных проводников во многом аналогично проектированию печатных плат. Проводники должны изготавливаться предельно короткими, чтобы уменьшить сопротивление схемы. Поверхностное сопротивление толстопленочных проводников должно изменяться в пределах от 0,005 Ом/а до 0,1 Ом/а в зависимости от типа применяемой пасты. Для нанесения проводников необходимо использовать только одну сторону подложки. Количество пересечений должно быть минимальным, поскольку для их создания необходимы две дополнительные операции нанесения и вжигания пленок (нанесение межслойного диэлектрика и второго проводящего слоя). Для современной технологии стандартной шириной проводника считается 0,25 мм, однако, если это необходимо, можно изготавливать полоски шириной до 0,125 мм. Такие же значения допускаются и для расстояний между проводниками.
Толщина слоя проводника, например, на основе композиций палладий-серебро составляет 10-25 мкм, минимальная ширина (длина) проводника колеблется в пределах 0,15-0,20 мм при нанесении пасты на керамику и 0,20-0,30 мм при нанесении на слой диэлектрика. Минимальное расстояние между проводниковыми элементами 0,05-0,20 мм в зависимости от рецептурного состава пасты.
Резисторы. Резистивные пасты изготавливаются на основе более высокоомных функциональных материалов, обычно композиций: серебро-палладий-окись палладия, серебро-окись рутения, висмут-рутений, рутений-иридий, платина-окись иридия. Резистивные пасты, изготавливаемые на основе композиции палладий-серебро обеспечивают номинальные сопротивления резисторов от 25 Ом до 1 МОм. Сопротивление квадрата резистивной пленки соответствует ряду значений: 5,100,500,1000,3000,6000,20000,50000 Ом/а . Температурный коэффициент сопротивления подобных паст не превышает 800.10-6 1/град в интервале температур -60...+125 °С. Толщина резистивных пленок после вжигания составляет примерно 18-25 мкм.
Учет отношения длины пленочного резистора L к его ширине В является очень важным при проектировании толстопленочных резисторов. Отношение сторон L/B или B/L никогда не должно превышать 10. Его лучше выбирать равным 3 или меньше. При проектировании схемы следует избегать зигзагообразных резисторов или резисторов в форме меандра. При такой геометрии на резисторе образуются области перегрева, а сопротивление резистора трудно подгонять к номиналу. Минимальный размер резистора должен быть порядка 0,5x0,5 км, однако резисторы должны быть по возможности большими для увеличения процента выхода годных и облегчения их последующей подгонки. Для обеспечения надежного электрического контакта резистор должен быть уже проводника на 0,25 мм (по 0,125 мм с каждой стороны), а длина перекрытия резистора проводником должна быть не меньше 0,125 мм (Рисунок 1).
Похожий материал - Курсовая работа: Передатчик связной радиостанции
Минимальное расстояние от края контактной площадки до края резистора должно быть не меньше 0,25 мм.
Расчет резисторов производится следующим образом. Номинальное значение сопротивления резистора определяется по формуле
R=pa Kф (1)
где pa - сопротивление квадрата резистивной пленки, Ом/а;