СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ПЛАТ ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ Российский патент 2003 года по МПК H05K3/02 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к изготовлению микрополосковых плат для гибридных интегральных схем СВЧ-диапазона.

Известен способ изготовления микрополосковых плат для ГИС СВЧ, включающий подготовку поверхности подложки, напыление резистивного слоя, формирование топологии резистивных элементов, напыление проводящего слоя меди на обе стороны подложки толщиной 1 мкм с адгезионным подслоем хрома 0,01-0,03 мкм, формирование топологии проводящих элементов и технологических проводников методом фотолитографии, гальваническое наращивание толстого проводящего слоя меди толщиной 3-11 мкм, нанесение защитного золотого покрытия толщиной 1 мкм на проводящие элементы на обеих сторонах подложки гальваническим (или химическим методом) [1].

Недостатками данного способа являются высокая трудоемкость, высокий расход драг-металлов.

Известный способ изготовления микрополосковых плат - прототип, включающий очистку поверхности подложки, напыление резистивного слоя, формирование резистивных элементов, напыление проводящего слоя меди толщиной 1,2+0,2 мкм с адгезионным подслоем с сопротивлением 80-150 Ом/мм², формирование рисунка проводящих элементов платы и технологических проводников, формирование толстого проводящего слоя меди толщиной 3 мкм гальванически, барьерного слоя никеля толщиной 0,6-0,8 мкм, формирование антикоррозионного защитного покрытия из золота 2-3 мкм, удаление технологических проводников, разделение подложки на платы, подгонку резистивных пленочных элементов до заданного номинала [2].

Недостатками данного способа являются низкие электрические характеристики и высокий расход драгметалла,
Техническим результатом изобретения является улучшение электрических характеристик за счет снижения потерь в микрополосковых линиях (МПЛ) и экономия драгметалла.

Технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления микрополосковых плат для гибридных интегральных схем, включающем подготовку поверхности подложки, формирование резистивных пленочных элементов, напыление проводящей пленки с адгезионным подслоем, формирование топологического рисунка проводящих пленочных элементов, контактных площадок, технологических проводников и экранной заземляющей металлизации, нанесение барьерного и антикоррозионного защитного покрытия, удаление технологических проводников и разделение подложки на платы, подгонку резистивных пленочных элементов, проводящую пленку напыляют толщиной 2-20 мкм, а после формирования элементов схемы на подложку наносят защитную маску, затем через нее локально формируют антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки на проводящие и резистивные пленочные элементы, удаляют защитную маску, а после этого наносят гальванически барьерное и антикоррозионное металлические покрытия на контактные площадки, экранную заземляющую металлизацию и технологические проводники.

Антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки может быть сформировано осаждением углеродной алмазоподобной пленки толщиной
Антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки может быть сформировано облучением ионами инертного газа.

Напыление проводящей пленки толщиной 2-20 мкм позволит обеспечить прохождение сигнала по микрополосковой линии с малыми потерями мощности.

Нанесение антикоррозионного защитного покрытия в два этапа с использованием защитной маски сначала из диэлектрической пленки на проводники и резисторы, а затем на контактные площадки и экранную заземляющую металлизацию и технологические проводники позволит, во-первых, снизить площадь золочения и тем самым сократить расход драгметалла, во-вторых, снизить напряжение и повысить проводимость в структуре микрополосковых линий за счет замены гальванического нанесения части проводящей пленки на более чистую напыленную, а значит, снизить потери энергии и тем самым улучшить электрические характеристики.

Формирование антикоррозионного защитного покрытия из диэлектрической пленки без использования драгметаллов снижает напряжение в пленках, образующих микрополосковые линии, кроме того, пассивирует резистивные элементы и повышает их стабильность, а значит, улучшает электрические характеристики.

Ограничение толщины проводящей пленки более 2 мкм обусловлено величиной скин-слоя 1,4-1,9 мкм [1], а ограничение толщины менее 20 мкм обусловлено тем, что дальнейшее увеличение толщины не отражается на токопрохождении.

Ограничение толщины углеродной алмазоподобной пленки менее определяется необходимостью защиты элементов при гальваническом наращивании, а более нецелесообразно вследствие наблюдения при дальнейшем увеличении толщины постоянства защитных свойств диэлектрической пленки.

Пример 1. Берут подложку из поликора размером 48•60•0,5 мм Ще7.817.010-05 по Ще0.781.000 ТУ. Проводят подготовку поверхности подложки, например, очистку в хромовой смеси (СrO₃ - 50 г, H₂SO₄ -900 мл, H₂O - до 1 л) при нагревании до 80^oС [3]. Формируют резистивные пленочные элементы вакуумным напылением через маску резистивной пленки тантала с удельным сопротивлением 100 Ом/мм. Напыляют проводящую пленку, например из меди, толщиной 6 мкм с адгезионным подслоем хрома с удельным поверхностным сопротивлением 80-150 Ом/мм². Далее формируют топологический рисунок проводящих пленочных элементов, контактных площадок, технологических проводников и экранной заземляющей металлизации методом фотолитографии с использованием фоторезиста ФП-383. Наносят на лицевую сторону подложки маску из поликора размером 48•60•0,5 мм, вырезанную на лазерной технологической установке "Кантата-1" с использованием лазера на углекислом газе с длиной волны 10,6 мкм. Формируют антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки через поликоровую маску локально, на незащищенные маской места, на проводящие и резистивные элементы, например, осаждением углеродной алмазоподобной пленки толщиной методом разложения метана в тлеющем разряде. Удаляют поликоровую маску с подложки. Наносят барьерное и антикоррозионное защитное покрытие на контактные площадки, экранную заземляющую металлизацию и технологические проводники гальваническим осаждением никеля (0,6-0,8 мкм) с последующим золочением (3 мкм) в пирофосфатном электролите. Удаляют технологические проводники методом фотолитографии или механически. Разделяют подложку на платы сквозной резкой алмазными дисками с внешней алмазной режущей кромкой на станке УРП-150. Проводят подгонку резистивных пленочных элементов лазерным методом, локально выжигая резистивную пленку.

Пример 2. Способ изготовления микрополосковых плат для гибридных интегральных схем проводят аналогично примеру 1, но напыляют проводящую пленку из меди толщиной 2 мкм, а антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки формируют осаждением углеродной алмазоподобной пленки толщиной .

Пример 3. Способ изготовления микрополосковых плат для гибридных интегральных схем проводят аналогично примеру 1, но напыляют проводящую пленку из меди толщиной 20 мкм, а антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки формируют осаждением углеродной алмазоподобной пленки толщиной .

Пример 4. Способ изготовления микрополосковых плат для гибридных интегральных схем проводят аналогично примеру 1, но антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки формируют облучением ионами аргона энергией 50-70 КЭВ дозой 5•10-5•1 мк Кл/см².

Пример 5. Способ изготовления микрополосковых плат для гибридных интегральных схем проводят аналогично примеру 1, но напыляют проводящую пленку из меди толщиной 1,5 мкм, а антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки формируют осаждением углеродной алмазопоподобной пленки толщиной . При данной толщине проводящей пленки возрастают потери в микрополосковых линиях, так как толщина проводящего слоя в линиях, примерно, равна или менее скин-слоя. Кроме того, указанная толщина антикоррозионного защитного покрытия из диэлектрической пленки, в данном случае из углеродной алмазоподобной пленки, не обеспечивает надежной аникоррозионной защиты и не обеспечивает надежной защиты при гальваническом наращивании металлических слоев на контактные площадки, экранную заземляющую металлизацию и технологические проводники.

Пример 6. Способ изготовления микрополосковых плат для гибридных интегральных схем проводят аналогично примеру 1, но напыляют проводящую пленку из меди толщиной 25 мкм, а антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки формируют осаждением углеродной алмазоподобной пленки толщиной . При данной толщине пленок не происходит дальнейшего снижения потерь в микрополосковых линиях и снижения дефектности алмазоподобных пленок, а лишь увеличивается трудоемкость изготовления схем и возрастают напряжения в структуре микрополосковых линий.

Изготовленные образцы микрополосковых плат по примерам 1-6 были использованы в вентилях и циркуляторах и исследованы на предмет снижения потерь мощности.

Образцы, изготовленные по примерам 1-4, имеют низкие потери 0-0,2 дБ.

Предлагаемый способ изготовления микрополосковых плат для ГИС позволит улучшить электрические характеристики за счет снижения потерь мощности в микрополосковых линиях по сравнению с прототипом на 0,2 дБ и сэкономить драгметалл - золото на 20%.

Источники информации
1. И.А. Бушминский, Г.В. Морозов. Конструирование и технология пленочных СВЧ-микросхем. - М.: Сов. радио", 1978, стр. 107-118.

2. РД 110751-90. Отраслевой руководящий документ. Модули СВЧ-интегральные. Требования к конструированию микрополосковых плат. Дата введения 01.01.91 г. Утвержден и введен в действие Приказом 190 от 04.06.90 г. 1ГУ МЭП СССР. Разработчики А.Ф. Мурзков, И.И. Климачев, Л.И. Северюхина, В.А. Иовдальский, А.Ф. Савцова - прототип.

3. Ж. "Электронная техника". Сер.1. "Электроника СВЧ", вып.4 (418), 1989 г., стр. 59-61.

Использование: в электронной технике. Сущность изобретения: при изготовлении микрополосковых плат проводящую пленку напыляют толщиной 2-20 мкм, а антикоррозионное защитное покрытие наносят в два этапа с использованием защитной маски сначала из диэлектрической пленки на проводники и резисторы, а затем гальванически барьерное и антикоррозионное металлические покрытия - на контактные площадки и экранную заземляющую металлизацию и технологические проводники. Техническим результатом изобретения является улучшение электрических характеристик за счет снижения потерь в микрополосковых линиях и экономия драгметалла. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления микрополосковых плат для гибридных интегральных схем, включающий подготовку поверхности подложки, формирование резистивных пленочных элементов, напыление проводящей пленки с адгезионным подслоем, формирование топологического рисунка проводящих пленочных элементов, контактных площадок, технологических проводников и экранной заземляющей металлизации, нанесение барьерного и антикоррозионного защитного покрытий, удаление технологических проводников и разделение подложки на платы, подгонку резистивных пленочных элементов, отличающийся тем, что проводящую пленку напыляют толщиной 2-20 мкм, а после формирования элементов схемы на подложку наносят защитную маску, затем через нее локально формируют антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки на проводящие и резистивные пленочные элементы, удаляют защитную маску, а после этого наносят гальванически барьерное и антикоррозионное металлические покрытия на контактные площадки, экранную заземляющую металлизацию и технологические проводники. 2. Способ изготовления микрополосковых плат для гибридных интегральных схем по п.1, отличающийся тем, что антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки формируют осаждением углеродной алмазоподобной пленки толщиной . 3. Способ изготовления микрополосковых плат для гибридных интегральных схем по п.1, отличающийся тем, что антикоррозионное защитное покрытие из диэлектрической пленки формируют облучением ионами инертного газа.