Толстопленочными называются интегральные микросхемы с толщиной пленок 10—70 мкм, изготавливаемые методами трафаретной печати (сеткография).
Сущность процесса изготовления толстопленочных микросхем заключается в нанесении на керамическую подложку специальных проводниковых, резистивных или диэлектрических паст путем продавливания их через сетчатый трафарет с помощью ракеля и в последующей термообработке (вжигании) этих паст, в результате чего образуется прочная монолитная структура.
Проводниковые и резистивные пасты состоят из порошков металлов и их окислов, а также содержат порошки низкоплавких стекол (стеклянную фритту). В диэлектрических пастах металлические порошки отсутствуют. Для придания пастам необходимой вязкости они замешиваются на органических связующих веществах (этил-целлюлоза, вазелины).
При вжигании паст стеклянная фритта размягчается, обволакивает и затем при охлаждении связывает проводящие частицы проводниковых и резистивных паст. Диэлектрические пасты после термообработки представляют однородные стекловидные пленки.
Относительная простота технологии при сравнительно низких затратах на оборудование и материалы, достаточно высокая эксплуатационная надежность и другие достоинства толстопленочных микросхем способствуют увеличению их производства и расширению областей применения. Конструктивно подобные микросхемы выполняются в виде наборов резисторов или конденсаторов, а также в виде гибридных микросхем, т. е. могут содержать навесные активные и пассивные компоненты. Широкое применение находит толстопленочная многоуровневая разводка межсоединений в гибридных микросхемах.
2. ПОДЛОЖКИ ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫХ МИКРОСХЕМ
Возможно вы искали - Реферат: Тонкопленочные резисторы
Для изготовления подложек обычно используются керамические материалы или стекла. Чаще всего употребляется керамика на основе 96%-ной поликристаллической окиси алюминия. Для мощных микросхем применяется также бериллисвая керамика, обладающая хорошей теплопроводностью, но требующая особых мер обеспечения безопасности при обработке вследствие ее токсичности.
Точность получаемого в процессе трафаретной печати рисунка микросхемы в значительной степени зависит от плоскостности поверхности подложки и ее шероховатости. Максимальная кривизна поверхности (макронеровность) не должна превышать 4 мкм на 1 мм длины. Шероховатость (микронеровность) рабочей поверхности подложки должна быть не ниже восьмого класса (Ra = 0,32—0,63 мкм). Необходимо также иметь в виду, что слишком малая шероховатость может приводить к ухудшению адгезии наносимых пленок.
Размеры плат определяются конкретной конструкцией применяемых корпусов микросхем. Рекомендуются размеры 8х15 мм2 , 10х16 мм2 и кратные им. Толщина плат составляет 0,6 мм.
3. ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫЕ ПРОВОДНИКИ
Толстопленочные проводниковые пленки должны обладать следующими качествами: высокой проводимостью; хорошей адгезией к подложке (данное требование является общим для всех пленок); совместимостью с резистивными пастами для обеспечения электрического контакта; совместимостью с диэлектрическими пастами для создания конденсаторов и многослойной разводки соединений; возможностью присоединения навесных компонентов и внешних выводов микросхемы термокомпрессией, ультразвуковой сваркой или пайкой.
. Проводниковые пасты могут изготавливаться на основе золота, золота — платины, золота — палладия, палладия — серебра, индия, рения. В последние годы активно исследуется возможность изготовления проводниковых паст на основе неблагородных металлов — меди, никеля.
Похожий материал - Контрольная работа: Точные курсовые системы ТКС И ГМК
Толщина слоя проводника на основе композиции 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. Сопротивление квадрата проводниковой пленки на основе данной композиции колеблется в пределах 0,05— 5,00 Ом/кв.
Ширина проводниковой дорожки выбирается в зависимости от силы тока:
Пасты на основе золота обеспечивают наиболее низкое поверхностное сопротивление в пределах 0,001—0,003 Ом/кв, а на основе композиции золото-—платина — менее 0,1 Ом/кв. Золотосодержащая проводниковая паста позволяет изготавливать дорожки шириной 125 мкм с расстоянием между ними 175 мкм при толщине пленки 12 мкм.
Максимальная точность изготовления пленочных элементов из проводниковых паст на основе палладий — серебро находится в пределах ±(0,05 — 0,1) мм.
4. ТОЛСТОПЛЕНОЧНЫЕ РЕЗИСТОРЫ
Основные свойства резистивных пленок. Резистивные
Толстопленочные элементы должны обеспечивать: широкий диапазон номиналов сопротивлений; высокую точность получения номиналов сопротивлений; высокую временную и температурную стабильности сопротивлений резисторов; хороший электрический контакт с проводниковыми элементами микросхем.
Очень интересно - Реферат: Транзистор
Среди названных требований важнейшее значение имеет требование температурной стабильности, которая характеризуется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС).
Удельное сопротивление сплошной толстой пленки может быть описано следующим выражением, известным как правило Матисона:
(1)
где 
—удельное сопротивление объема проводящих частиц, вносимое рассеянием носителей тока на колебаниях кристаллической решетки; 
2 - удельное сопротивление, вносимое рассеянием носителей тока на дефектах кристаллической решетки проводящих частиц; 3 — удельное сопротивление границ раздела (контактов) между проводящими частицами.
Вам будет интересно - Курсовая работа: Транзисторний перетворювач з дроселем в первинному ланцюзі
Рисунок 1 Перенос электрического тока через толстопленочную структуру
Схематично прохождение тока через толстопленочную структуру можно представить так, как это показано на рисунке 1.
Помимо указанных трех компонентов полного сопротивления, в толстопленочных структурах необходимо учитывать возможность проявления полупроводникового характера проводимости, связанной с наличием окислов металлов. Полагая, что в сравнительно узком рабочем диапазоне температур микросхем (обычно — 60...+ 125 °С) сопротивление резисторов изменяется в зависимости от температуры линейно, можно записать следующее выражение для ТКС:
где R1 , R2 —сопротивления резистора при соответствующих температурах Т1 и Т2 .
Похожий материал - Контрольная работа: Транзисторный безтрансформаторный каскад усилителя
При повышении температуры рассеяние носителей тока на колебаниях кристаллической решетки возрастает, а рассеяние на дефектах почти не зависит от температуры. Вероятность проникновения носителей тока через контактные промежуточные слои между проводящими частицами с повышением температуры возрастает. В соответствии с этим 1 в выражении (1) определяет положительный компонент, 2 и 3 , а также полупроводниковая проводимость способствуют возрастанию отрицательного компонента в общем ТКС пленки. Будет ли окончательная величина ТКС пленки положительной, отрицательной или нулевой, зависит от соотношения величин этих компонентов.
Резистивные пасты приготавливаются на основе композиции палладий — серебро. Они обеспечивают номинальные сопротивления резисторов от 25 Ом до 1 МОм. Сопротивление квадрата резистивной пленки соответствует следующему ряду значений: 5, 100, 500, 1000, 3000, 6000, 20 000, 50 000 Ом/кв.
В последнее время разработаны пасты, обладающие повышенной температурной и временной стабильностью. В их состав входят такие редкие металлы, как рутений и иридий, а также платина.
Обычная толщина резистивных пленок 18—25 мкм.