автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Разработка конструкции и технологии микрополосковых плат для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ с высокой воспроизводимостью параметров и надежностью изделий

На правах рукописи

КЛИМАЧЁВ Иван Иванович

УДК.621.37.:367.732.

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ПЛАТ ДЛЯ БЕСФЛЮСОВОЙ СБОРКИ ГИС СВЧ С ВЫСОКОЙ ВОСПРОИЗВОДИМОСТЬЮ ПАРАМЕТРОВ И НАДЕЖНОСТЬЮ ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.27.01 «Твердотельная электроника,

радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах» и

Специальность 05.27.06 «Технология и оборудование

для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г. Фрязино 2005 г.

Диссертация выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Научно-производственное предприятие «Исток».

Научный руководитель:

доктор технических наук Королёв Александр Николаевич. Научный консультант:

кандидат технических наук Иовдальский Виктор Анатольевич. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, старший научный сотрудник Новоселец Виктор Иссидорович,

доктор технических наук, профессор Шахнов Вадим Анатольевич Ведущая организация: ФГУП «НЛП «Салют», г. Нижний Новгород.

Защита состоится 29 марта 2005 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д409.001.01 в большом конференц-зале ФГУП «НПП «Исток», 141190 г. Фрязино, ул. Вокзальная, 2А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «НПП «Исток».

Автореферат разослан 22 февраля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук

Погорелова Э.В.

гамгч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А|Стуальноеть темы - Развитие электроники СВЧ диапазона происходит по пути усложнения РЭА и повышения требований к её характеристикам, в том числе, к одной из главных — надёжности.

Основными составляющими частями РЭА СВЧ диапазона являются твёрдотельные модули в гибридном исполнении. При их изготовлении широко применяются процессы пайки и микросварки.

В настоящее время достигнут высокий уровень технологий, базирующийся на процессах сборки с применением флюсов Однако использование флюсов на сборочных операциях провоцирует коррозионные процессы в загерметизированных микросборках и модулях. Это приводит к деградации электрических характеристик, к выходу из строя активных и пассивных элементов микрополосковых плат при эксплуатации или длительном хранении СВЧ приборов.

По этой причине развиваются и внедряются в промышленность процессы бесфлюсовой пайки при сборке, предполагающей проведение операций микросварки и пайки со ступенчатым снижением температуры в диапазоне 290...420°С.

Изучение опыта предшествующих разработок показывает, что конструкторские и технологические аспекты проектирования и изготовления СВЧ ГИС с использованием бесфлюсовой сборки были изучены недостаточно полно и представляют собой актуальную научную задачу, решение которой изложено в диссертационной работе. Цель работы - разработка послойной структуры и технологии изготовления ГИС СВЧ для бесфлюсовой сборки в диапазоне 300...420°С, позволяющих обеспечить высокую воспроизводимость параметров и надежность твердотельных модулей СВЧ. Постановка задачи - для достижения поставленной цели решались следующие задачи: на основе исследования особенностей диффузионных процессов в температурном диапазоне 300...400°С в многослойных микрополосковых структурах и влияния этих процессов на прочность сварных термокомпрессионных соединений, коэффициента затухания СВЧ энергии, а также исследования растворения покрытий в процессе пайки, определялись области оптимального применения традиционных структур на основе золота и меди для бесфлюсовой сборки;

разрабатывалась универсальная структура МПП, обеспечивающая оптимальные условия для микросварки на лицевой стороне микроплат и оптимальные условия для микропайки на экранной стороне; разрабатывалась технология формирования микрополосковых плат для бесфлюсовой сборки ГИС;

исследовалось явление высокотемпературного расслаивания покрытий

разрабатывалась технология изготовления МПП с формированием металлизированных отверстий, внутрисхемных соединений, тонкопленочных резисторов, индуктивностей и конденсаторов методами пленарной технологии; разрабатывалась технология монтажа кристаллов навесных элементов ГИС СВЧ в объеме подложки платы в сквозных отверстиях, совмещение лицевых поверхностей кристаллов и платы, относительная ориентация топологических рисунков металлизации платы и кристаллов навесных элементов, закрепления кристаллов и подключения контактных площадок кристаллов к проводникам платы. _

МПП;

Объектом исследования - служат МПП ГИС СВЧ, их многослойные металлизацион-ные покрытия, конструкция ГИС и МПП для них, технология их изготовления Предметом исследования служат: прочность соединения, состав металлизации МПП, технологические операции, взаимодействие слоев структуры металлизации топологического рисунка МПП между собой и с припоями при выполнении сборочных операций.

Метод исследования - комплексный, характеризуемый последовательным использованием современных теоретических представлений, современных физико-химических методов исследования, методик исследования по прохождению сигналов в платах ГИС СВЧ, технологических методик.

Научная новизна. В диссертации впервые получены следующие результаты

1. Исследована надежность сварных термокомпрессионных соединений золотой проволоки с микрополосковыми линиями (МПЛ), имеющими структуру Cr/Cu/Ni/Au в зависимости от толщины барьерного слоя гальванически осажденного никеля и от режима отжига.

2. Разработана структура металлизации МПП (TiM, - PdM1( - AUr^^ - на лицевой стороне подложки и CrMlt - Сивак - Си^в- Ni^^,- Au^^ - на экранной стороне), обеспечивающая высокотемпературную (400°С) сборку ГИС на лицевой стороне платы и надежную пайку МПП на металлическое основание.

3. Исследованы причины расслоения структуры металлизации топологического рисунка МПП при нагреве её на операциях сборки ГИС.

4. Разработан процесс последовательного усиления металлизации переходных отверстий в МПП взамен торцевой металлизации для коммутации элементов ГИС СВЧ, расположенных на разных сторонах МПП.

5. Разработаны оригинальные конструкция и технология формирования внутренних перемычек, защищенных авторскими свидетельствами, позволяющих повысить воспроизводимость электрических параметров ГИС СВЧ, улучшить их электрические характеристики, повысить надёжность внутренних соединений.

6. Разработана оригинальная технология монтажа кристаллов навесных элементов ГИС в отверстия МПП, их закрепление, совмещения с топологическим рисунком и подключения в схему, защищенная авторским свидетельством.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Высокая надежность, низкие и воспроизводимые потери СВЧ сигнала достигаются применением системы металлизации микрополосковых линий на основе меди в следующих значениях- СгЮ1( (80... 150 Ом/п) - CuMK 1 мкм — Сигальв 3 мкм — №гальв (0,5...0,9) мкм - Аигал,., 3 мкм) и ее можно рекомендовать для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ при Т=330°С со временем выдержки не более 10 мин, а при Т=420°С - не более 3 мин.

2. Оптимальные условия для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ с применением термокомпрессионной сварки и пайки микроплат на основания легкоплавкими припоями обеспечиваются при структуре металлизации лицевой стороны микроплат на основе золота (система Ti/Pd/Au), а экранной стороны - на основе меди (система Cr/Cu/Ni/Au), с барьерным слоем, ограничивающим растворение в процессе пайки

3. Повышение надёжности соединений ГИС СВЧ, улучшение электрических и массо-габаритных характеристик, их воспроизводимость достигается за счет внутрисхемных соединений через металлизированные отверстия, а также формирования

соединительных проводников с длиной 50...500 мкм, шириной 20. .40 мкм, вы-# »

сотой воздушного промежутка 5... 15 мкм над пленочными элементами высотой 3...8 мкм, методами напыления, фотолитографии, гальванического осаждения и последующего стравливания технологических слоев. 4. Дополнительное повышение надёжности соединений ГИС СВЧ, улучшение электрических и массогабаритных характеристик, их воспроизводимость достигается за счет размещения кристаллов навесных элементов в отверстиях в подложке МПП, совмещения лицевых поверхностей кристаллов и платы, относительной ориентации топологических рисунков металлизации платы и кристаллов, закрепления кристаллов в отверстиях и формирования соединительных проводников методами напыления, фотолитографии и гальванического осаждения.

Практическая ценность работы.

Полученные новые научные результаты и разработанные технологические процессы составляют основу базовых технологий изготовления ГИС СВЧ в ФГУП «НПП «Исток», заводе «Радиоизмеритель» г Киев и др. и нашли применение при проведении большого числа НИР и ОКР в крупносерийном производстве модулей СВЧ на протяжении многих лет.

Апробация и публикация результатов работы.

Результаты работы опубликованы в материалах двух международных конференций, в 9 научно-технических статьях, 12 научно-технических отчетах, изложены на 4 семинарах главных конструкторов ФГУП «НПП «Исток», 3 технологических семинарах по программе «Гибрид», совещании КНТС главных технологов; по результатам работы получено 4 авторских свидетельства и 2 положительных решения на выдачу патентов РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, приложения, списка литературы. Работа выполнена на 150 страницах текста, содержит 78 рисунков, 27 таблиц и список литературы из 144 наименований и приложение на 17 страницах.

Содержание и результаты работы.

Во введении дано обоснование актуальности темы работы по разработке конструкции и технологии МПП для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ с высокой воспроизводимостью параметров и надёжностью изделий, определены цели и задачи исследования, перечислены основные результаты работы, выводы и рекомендации, научные положения, выносимые на защиту. Обоснована практическая значимость работы

Первый раздел посвящен обзору современного состояния разработки послойной структуры полосковьгх проводников МПП ГИС СВЧ Большое внимание уделено выявлению уровня надёжности ГИС СВЧ на начало работы и перспективности применения бесфлюсовой сборки для её повышения, проблемам сборки и перспективам оптимизации структуры металлизации МПП. Проведён тщательный анализ состояния многослойных структур металлизации МПП ГИС СВЧ Рассмотрено диффузионное взаимодействие в металлических слоях проводников МПП, в частности рассмотрены системы хром-медь, медь-золото, медь-никель, никель-золото, а также многослойная система хром-медь-никель-золото Проанализировано затухание энергии в проводниках МПП с различными слоями в составе структуры проводников и их различными соотношениями.

Кроме того, в первом разделе проанализированы наиболее распространённые на начало работы технологические маршруты изготовления МПП ГИС СВЧ, выявлены недостатки развития конструкции и технологии ГИС СВЧ и определены основные задачи диссертационной работы.

Во втором разделе разработана методика расчёта коэффициента затухания волны в многослойной полосковой линии, обусловленного потерями в металле, с учетом того, что различные участки сечения (и слои проводников) полосковых проводников обладают разной проводимостью и шероховатостью поверхности

Это позволяет рассчитать затухание в реальных микрополосковых структурах, сформированных по различным технологическим маршрутам, оценивать вклад каждого участка сечения проводников линии в общей потери с учётом структуры слоёв тонкоплёночной металлизации. Результаты исследования коэффициентов затухания от толщины слоев в многослойных структурах МПП представлены на Рис. 1 и 2.

* {= 12 ГГц

■ о Г-10 ГГц

- Г-8 ГГц

Сг-Си„-И|_-А11_

5 мкм 0,5 мим

1 1 1 ,1.11,1

эВ/м '

Сг - Си„ - Си„. - - Аи,„„

1мкм 4 мкм0,6 0,8 мкм 0,5 4 мкм

0,1 0.2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 а№,1нкм

Рис.1. Зависимость коэффициента затухания от толщины слоя никеля при фиксированной толщине золотого покрытия ^Ац = 0.5 мкм)

Рис..2. Зависимость коэффициента затухания от толщины золотого покрытия

На рис. 3 показаны результаты исследования влияния толщины покрытий на воспроизводимость коэффициента затухания.

1. Сг Си„к Сиг„ь. ^'гяльв

р5= 100 Ом/+ 1 мкм 4 мкм 0,6... 0,8 мкм 3 мкм

2. Сг Си.« Сигшль. ^'гжльв

р,= 100 Ом/+ 1 мкм 8 мкм 0,6...0,8 МКМ 3 мкм

Результаты исследования влияния структуры полосковой линии на величину и разброс коэффициента затухания представлены в таблице 1.

а.

Рис. 3. Зависимость коэффициента затухания от толщины полосковой линии.

Таблица 1.

№ п/п Структура Разброс коэффициента затухания, Уровень коэффициента затухания,

а дБ/м а дБ/м

1 Сг Сим11 5 мкм 11а < 1 мкм 1 5. .6

2 Сг Сивак 5 мкм К.-2.. 3 мкм 1,7 7,8. .8,5

3 Сг Симк 1 мкм Си гальв 4 мкм 1,5 5,4. .6,8

4 Сг СиМ1( 5 мкм ХИМ 0.2 мкм 1 6,4. .7,4

5 Сг Симк 5 мкм N1 ХИМ 0.4 мкм Аи ХИМ 0.5 мкм 1 6,1.. .7,1

6 Сг Симк 1 мкм Си гальв 4 мкм гальв 0.4...0,6 Аи гальв 1 мкм 2,5 5,5.. .8,5

7 Сг Симк 1 мкм Си гальв 4 мкм N1 гальв 0.4...0,6 Аи гальв 2 мкм 1,5 5,5. ..7

8 Сг Сива11 1 мкм Си гальв 4 мкм гальв 0 4...0,6 Аи гальв 3 мкм 1 6,2.. ■ 7,2

9 Сг Си«. 1 мкм Си гальв 4 мкм гальв 0.4... 0,6 Аи гальв 4 мкм 0,7 6... 6,7

10 ■п Р^ак 0.2 мкм Аи гальв 4 мкм 1 7,5.. .8,5

Подтверждено, что края полосковой линии вносят существенный вклад в потери. Показано, что они составляют примерно 30% потерь для 50 - Омной линии на подложке с е = 10, несмотря на то, что их поверхность занимает ничтожно малую долю от общей поверхности металла в линии. Установлено, что шероховатость края полосковой линии существенным образом влияет на разброс коэффициента затухания. Наименьшие потери и разброс коэффициента затухания обеспечиваются в полосковых линиях, сформированных методом вакуумного напыления, благодаря меньшей шероховатости верхней грани и более высокой проводимости напыленных слоев металла по сравнению со слоями, полученными гальваническими и химическими методами. Уровень потерь определяется соотношением толщины скин-слоя Д на всех гранях полосковой линии и толщинами (I) покрытий на этих гранях. При Д 5 I АиСи уровень потерь воспроизводимый и низкий; при Д > I А1|Сц уровень потерь высокий, а воспроизводимость определяется точностью формирования толщин покрытия . Пленки, полученные вакуумными методами и химическим осаждением (разброс толщины не превышает 10%), характеризуются малым разбросом, а гальванические, вследствие большого разброса по толщине (> 40%), - большим. . При Д > I д,, полосковую линию можно рассматривать как однослойную. Из расчетов и экспериментальных измерений следует, что воспроизводимость и низкий уровень коэффициента затухания в микрополосковых структурах, помимо удельного сопротивления и шероховатости края, определяются соотношением толщин и точностью формирования покрытий и обеспечиваются при разбросе толщин покрытий менее 10% при условии, если толщина верхнего слоя покрытий на всех гранях полосковой линии превышает 2...3 скин-слоя. Толщину адгезионного слоя при рабочих частотах до 18 ГГц целесообразно выбирать в диапазоне 100 ± 30 Ом/а, при этом уровень потерь не изменяется, а величина адгезии составляет не менее 300 кг/см2. Толщина слоя золота в диапазоне частот 8... 18 ГГц должна быть не менее 2 мкм, при этом барьерный слой никеля полностью экранируется, и его толщину следует выбирать исходя из требований к покрытиям для бесфлюсовой сборки. Толщина меди в основании микрополосков должна быть не менее 1 мкм.

В третьем разделе представлена разработка послойной структуры для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ. Для этого вначале проведено исследование диффузионных процессов и элементарного состава поверхности в системе Сг^ - Сивак - Си™,^ - -

Результаты исследования представлены на рис.4, 5 и 6.

Проведены исследования температурно-временного интервала стабильности системы СГвак - Сивак ~ Сигапьв ' М'гальв - АЩальв и СиСтвМЫ Т^ак/Р^ан/Аигальв, а также влияние диффузионных процессов на свойства микрополосковых структур, в частности влияния структуры микрополосковых проводников и режимов их термообработки на прочность сварных термокомпрессионных соединений. Результаты исследований в таблице 2 и рис 7, 8 и 9.

мкм ыкм мкм

Рис. 4. Зависимость процентного содержания Си, Аи в поверхностном слое образцов системы Сг/ Си«,/ Сигальв/Ы1гальв/Аивак после отжигов при 420°С в течение 20 мин в вакууме и на воздухе в зависимости от толщины барьерного слоя никеля. 1 - отжиг на воздухе; 2 - отжиг в вакууме.

Рис. 5. Изменение высоты пиков Аи, С, О, С1 Рис. 6. Изменение высоты пиков на Оже-спектрах поверхности Аи, С, Си на Оже-спектрах поверх-

Сг/СиМ1/СиП1ЛЬВ/№гальв/АиП1ЛЬВ в исходном ности Сг/СимуСигальв/№пи11,,/Аигальв в

состоянии в зависимости от времени ионного зависимости от времени ионного травления. травления после отжига на воздухе

при НСО'С

Таблица 2 Влияние высокотемпературного прогрева МПП на величину и разброс коэффициента затухания.

№ Структура Температура прогрева °С Время прогрева мин. Уровень потерь, дБ/м Разброс потерь, дБ/м

без прогрева - 7,4 1

150 10 7,4 1

i Cr-CUMn-CUnj^-Allnu,,,, 250 10 7,3 1,5

300 10 7,4 2

420 1 8,1 2

без прогрева - 7,2 1

250 30 7,2 1

1 7 1

3 7 I

300 5 6,9 1

2 Cr^u^-Ciw-Nw AUpu,,,, 10 6,9 1

30 6,9 1

1 6,9 1,5

420 5 6,9 1,5

15 7,5 2

20 8 2,5

250 - 8 1

3 Т^вак " Р^вак'Аигалвв 300 5 7,9 0,8

420 20 8 1

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

мкм

Рис. 7 . Зависимость прочности сварных соединений, выполненных термокомпрессионной сваркой, от толщины слоя никеля и температуры отжига микрополосковых плат:

1. без предварительной термообработки ( с подготовкой поверхности);

2. после отжига на воздухе при 300°С в течение 10 минут;3. после отжига при 42(ГС в течение 1 минуты;4. после отжига при 420°С в течение 4-х минут; 5. после отжига при 420°С в течение 9 минут; 6. после отжига на воздухе при 30СС в течение 5 минут

Р^с

14 12

10 8 6 4 2

1

\

> \

. 2

1

5 6 7 8 9 10

. т, мин

Рис. 8 . Изменение усилия прочности сварных термокомпрессионных соединений от времени прогрева при температуре отжига 420°С: 1. металлизация П - Р<3 - Аи; 2. металлизация Сг - Си - № - Аи.

Рис 9. Прочность сварных термокомпрессионных соединений на структуре ■п-ра-Аи-

1 после отжига на воздухе при температуре 300°С в течение 20 мин;

2 после отжига на воздухе при температуре 420°С в течение 20 мин, Проведено исследование растворимости покрытия при пайке микроплат на основания. Результаты отражены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3. Изменение состояния слоев в паяном шве в результате пайки по золотому _покрытию. __

H Структура полосковой Темпе- Толщина слоя, мкм

п ратура до пайки после пайки Припой

/ п линии пайки, °C Сивдч Ni Au CUgoxp интерме-таллид

Cr-CuBal[- С^гальв 135 10 - 3 4...6 8...20 ПОИн-52

1 200 8 - 2 0...3 5...10 ПОИн-52

250 8 - 2 0...2 12...20 ПОИн-52

150 1 - 2 5...6 2...5 Г10СК50-13

250 6 0,3 3 3...4 7..8 ПОВи-0,5

Cr-CuM1(- 250 6 0,5 3 4...6 6...8 ПОВи-0,5

2 CurMl,,- 285 6 0,3 3 1 6...7 ВПр9

200 6 0,5 2 4...5 2...4 ПОС61

330 6 ОД 3 2...4 6...8 ПСИн12

3 Cr-CuMlt-- NiMlc 200 4 - 3 4 2...6 ПОС61

CuBaK -Аигальв 330 4 - 3 2...4 2...6 ПСИн12

Ti-Pd-Au 200 - 3 - 4...8 ПОС61 покрытие полностью распорилось

4 330 - 3 - ПСИн12 полностью растворилось золотое покрытие

Таблица.4. Изменение соотношения слоев в паяном шве в результате пайки по медному покрытию*

X» п/п Припой Температура пайки, °С Толщина слоя, мкм

до пайки после пайки интер-металлид

Си„»ч

1 ОСК Ин 120 10 4...8 4..8

2 ПОИн-52 140 10 4...6 4...10

3 ПОИн-52 200 10 1...4 2...12

4 ОСК Ин 200 10 4...6 2...12

*) Меднение подложки перед пайкой лудились

Проведена разработка послойной структуры МПП для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ. Рис.10

д..

Н1_

/

/

ЪтттатъЪ

/у

/

-V

М.

V

-О

У

/у

V СГ,

I

«сл««1сл«<л<л<л<л<л<:

С«

•I

Рис 10. Помойные структуры иякромжхкмых шит о) на омом меда; б) н осиоае золою; «) опммяьиа* структура дм бкфлвсоюй сборки

В результате комплексного исследования многослойной тонкопленочной системы Сгвак/Сивак/Сигальв/№гальв/Аигальв установлено, что вследствие взаимодиффузии изменение процентного содержания атомов золота, меди и никеля в поверхностном слое образцов зависит от температуры отжига и толщины барьерного слоя никеля До температуры 330°С эти изменения несущественны. Однако при дальнейшем повышении температуры процентное содержание золота в поверхностном слое резко снижается, а меди повышается. Процесс диффузии протекает более интенсивно в результате отжигов на воздухе по сравнению с вакуумом С ростом толщины никеля в поверхностном слое МПЛ уменьшается количество атомов меди и возрастает процентное содержание атомов золота.

Определен температурно-временной интервал стабильности системы Сгвак/Сивак/ Сигальв/Мгальв/Аигальв Методами ВИМС и Оже-электронной спектрометрии показано, что при температуре отжига 300...350°С на поверхности МПЛ появляется незначительное количество атомов меди и никеля при времени отжига до 10 минут. При увеличении времени отжига концентрация атомов меди и никеля возрастает до больших значений При температуре отжига 420°С на поверхности МПЛ наблюдается значительное увеличение атомов меди и никеля при времени термообработке более 3 минут. Следовательно, при температуре 420°С временным интервалом стабильности системы Сгыщ/Симк/Си гальв

/>ЛгаЛ1,в/Аиггь1ЬВ с толщиной никеля 0,6 0,8 мкм и золота 3 мкм является время отжига до 3 минут. При температуре отжига 330°С эту структуру можно считать стабильной при времени отжига до 10 минут.

Исследования температурной стабильности МПП, сформированных на основе золота, (система "П,^ - Рс1оак - Аигм,1(,) показали, что структура является стабильной при отжигах в вакууме и на воздухе при температурах до 500°С при временных выдержках в пределах 20 минут, что определяет целесообразность применения тонкопленочных систем на основе золота при температурах сборки более 400°С

Из приведенных исследований влияния диффузионных процессов на удельное сопротивление и СВЧ потери в микрополосковых структурах на основе меди следует, что при воздействии температурных отжигов на МПП со структурой СгШ1/СиМ1/СиП1ЛЫ1/№П1льв/ Аига1ЬВ, не превышающих 420°С и время 15 минут, средний уровень потерь не возрастает. Однако наблюдается рост разброса значений коэффициента затухания.

Нагрев структуры П - Р<1 - Аи при 420°С не приводит к изменению потерь СВЧ энергии, что также свидетельствует о ее высокой температурной стабильности. В результате исследования влияния структуры микрополосковых плат и режимов ее термообработки на прочность сварных термокомпрессионных соединений установлено, что в структуре Сг^Си^ Сигальв/Ы1гальв/Аигальв прочность микросварных соединений не зависит от толщины слоя никеля только в том случае, если МПП предварительно не отжигать После прогрева МПП при 330°С в течение 10 минут удовлетворительная прочность (5 Гс) микросварных соединений обеспечивается при толщине слоя никеля 0,5 .0,9 мкм После отжига МПП при 420°С в течение 1 минуты усилие отрыва микросварных соединений более 5 Гс обеспечивается при толщине никелевого покрытия от 0,7 до 1,4 мкм. А с увеличением времени нагрева до 4 9 минут усилие отрыва становится менее 50% прочности золотой проволоки в исходном состоянии Снижение прочности микросварных соединений объясняется интенсивной взаимодиффузией атомов меди и золота, протекающей через барьерный слой никеля, что подтверждается данными по температурно-временной стабильности системы Ст,а1/СиМ1(/ СиПШЫ1/№ПШЬ1!/АиП1льв

Исследования поверхности образцов после проведения операций фотолитографии показали, что в исходном состоянии поверхностный слой полосковых проводников содержит в основном углерод Обработка поверхности образцов в неотожженном состоянии методом ионного травления позволяет легко и практически полностью удалить углеродосодержащие соединения, а значит создать благоприятные условия для осуществления бесфлюсовых сборочных процессов. После проведения отжига удалить органические соединения не удается. Из этого следует важный для технологии изготовления ГИС СВЧ вывод' очистку поверхности МПП необходимо производить до температурных воздействий, осуществляемых в процессе термостабилизации покрытий, операций пайки и сварки.

Исследования растворения покрытий в процессе пайки микроплат на основания показали, что в структурах с системой металлизации на основе золота (Ti/Pd/Au... и др.) при пайке припоями на основе олова или свинца наблюдается полное растворение покрытий. Что снижает надежность паяных соединений При пайке структур на основе меди (СгЕак/Сивак/ Сигаль/№гальй/Аигмьв... и др.) припоями на основе олова и свинца барьерный слой никеля ограничивает процесс растворения покрытий, что сохраняет медный проводящий слой и обеспечивает высокую надежность паяных соединений Таким образом, микрополосковые структуры на основе золота характеризуются оптимальным комплексом свойств для формирования высоконадежных сварных соединений А структуры на основе меди с барьерным слоем никеля обеспечивают оптимальные условия для формирования паяных соединений.

Структуры на основе золота допускается паять с применением золотосодержащих припоев ( AuGe AuSi, AuSn и др.). А структуры на основе меди - любыми припоями, но при условии, что если необходимо осуществлять термокомпрессионную разварку, то температура пайки не должна быть выше 330°С и время более 10 минут. С учетом того, что в отличие от низкочастотных ГИС, при сборке ГИС СВЧ на лицевой стороне микроплат необходимо осуществлять монтаж навесных соединений на золотосодержащие припои и термокомпрессионную разварку, а экранной стороной микроплаты паяют на основания, то высокая надежность бесфлюсовой сборки обеспечивается при структуре металлизации лицевой стороны на основе золота, а экранной стороны -на основе меди с барьерным слоем, ограничивающим растворение покрытий в процессе пайки.

В четвёртом разделе изложены результаты разработки технологии изготовления МПП с послойной структурой металлизации для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ. Проведена разработка маршрута и технологических процессов формирования МПП, представленные на рис. 11, для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ.

Проведено исследование отжигов МПП на локальное расслаивание покрытий. В результате проведённых исследований разработан маршрут и весь комплекс входящих в него технологических процессов, обеспечивающих формирование оптимальной микрополосковой структуры для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ.

Маршрут основан на изготовлении МПП с гальваническим наращиванием функциональных схем посредством технологических проводников и последующим их удалением методом фотолитографии и позволяет реализовать МПП любой конструктивной сложности, что делает разработанный маршрут наиболее универсальным Важным является то, что при проведении гальванических процессов исключается применение промежуточных органических покрытий.

Это предотвращает загрязнение электролитов, обеспечивает высокое качество и чистоту покрытий, а следовательно - воспроизводимую бесфлюсовую сборку ГИС СВЧ.

Полккор (AI.O,)/^y

-нанесение резистивной пленки тантала с азотированием

- формирование топологии резисторов

У - нанесение проводящего [YTi слоя Pd с подслоем Ti

формирование

экранной

металлизации

формирование топологического Си рисунка

Ti - нанесение Ti антикорро-

^ХПа™кор(А10К<4 Ti «нтикорр

— знойного

¿^Ш^гЛЛ!^^^ покрытия ж) \Ал

Piic.11. Структурная схема технологии формирования МПП для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ

За исключением слоя золота, все функциональные слои МПП наносятся методами вакуумного напыления, что обеспечивает высокую чистоту покрытий и точность их формирования, а, следовательно — воспроизводимость свойств.

Микроплаты с системой металлизации на лицевой стороне на основе золота (Ti-Pd-Au), а на экранной стороне - на основе меди с барьерным слоем (Cr-Cu-Ni-Au), обеспечивают высокую прочность сварных термокомпрессионных соединений (>8 Гс для проволоки диаметром 20 мкм) и возможность пайки на основания припоями на основе олова и свинца При этом исключаются отказы ГИС СВЧ, связанные с отделением микроплат от оснований и отслоения сварных соединений. Процессы бесфлюсовой сборки воспроизводимо можно осуществлять до и после отжига микроплат при температурах 150...420°С. В результате исследований влияния отжигов МПП на межслойное расслаивание функциональных слоев установлено, что расслаивание обуславливается внутренними напряжениями в гальванических покрытиях, накоплением и последующим разложением органических веществ в порах подложек, при условии, что поры зарощены, при проведении гальванических процессов и исключается применение беспористых подложек, функциональных слоев МПП, сформированных методами вакуумного осаждения, предотвращением проникновения органических веществ в поры подложек или качественным их удалением.

Разработанные на базе исследований технологические процессы позволили полностью исключить это явление, в результате - выход годных на операциях бесфлюсовой сборки с температурой более 300°С вырос с 6 до 100%.

Испытания микрополосковых плат на воздействие термоциклов и отжигов показали их высокую надежность и стабильность электрических характеристик проводящих и рези-стивных элементов, что позволило в условиях серийного производства снизить и застабилизировать коэффициент шума СВЧ усилителей и других приборов.

В пятом разделе сформулированы перспективные направления повышения надежности и воспроизводимости параметров ГИС СВЧ. Обосновано формирование топологии многокаскадных СВЧ МПП на единой подложке, Рис. 12.

Рис. 12. Внешний вид многокаскадного широкополосного СВЧ усилителя, выполненного на единой подложке

Разработана технология изготовления высоконадёжных металлизированных отверстий - рис.13, и технология изготовления Ml 111 с металлизированными отверстиями, защищенными органической термостабильной пленкой - рис. 14.

a) U ^ ^ ^

Д) 'А 'А

б)

yt yt '/t rf '/6

ттъ

Ш

e) '/,

У/ОУ

у, '/' ГУуУуУ ■¿¿yj\/yA 1 .....Г 1 ^ ^ (

/ / /

.-А ГГ.. I '/t , з) 1 ,/, ; II

Рис. 13. Структурная схема технологии изготовления отверстия.

а)

Ь)

с)

ш т

*

Рис 14 Структурная схема технологии изготовления МПП с металлизированными отверстияим, защищенными органической термостабильной пленкой.

Кроме того, разработана технология изготовления МПП с тонкоплёночными конденсаторами - рис. 15, а также технология изготовления внутрисхемных соединений через воздушный зазор (рис. 16).

е)

л1)

Рис.15. Структурная схема изготовления МПП с тонкопленочными конденсаторами: 1. подложка (поликор); 2. пленка тантала Та (Ь г 0,6 мкм); 3. пленка Та205; 4. пленка двуокиси кремния 8Ю2; 5 пленка тантала Та (рг 50 Ом/П); 6. пленка меди Си ф г 1 мкм); 7. подслой хрома Сг (рг 100 Ом/Б); 8. пленка меди Си (И г 1 мкм); 9. гальваническая медь Си; 10. гальванический никель №; 11. гальваническое золото Аи.

а)

б)

в)

Д)

Рис. 16. Структурная схема технологии изготовления МПП с перемычками: 1. подложка, 2 микрополосковые линии; 3. титан; 4. медь напыленная; 5.медь гальваническая, 6. фоторезистивная маска; 7. контактные окна; 8.фоторезистивная маска; 9. золото гальваническое; 10. воздушный зазор; 11. перемычка. 18

Наиболее интересным конструктивно-технологическим вариантом являются разработки СВЧ ГИП с планарным монтажом активных элементов (рис. 17 и рис. 18).

а)

/ / / // / / /

та

2332

б)

&

п

аа

□ □

б')

1 Фотошаблон

2 Клеющий слой

3 Навесной элемент

4 Микрополосковая линия

5 Подложка

' / ' ' у' ' ' / '

"ТГ^тП □ & □□ .&□

е')

д)

6 Фиксирующий компаунд

7 Полиимидная пленка

8 Межсхемные перемычки

9 Отверстия в подложке

Рис. 17. Структурная схема монтажа навесных активных элементов при изготовлении ГИПС

Рис 18 Внешний вид ГИС с пленарным монтажом бескорпусных ОаАв транзисторов в отверстия микроплат.

Представленный вариант (рис.18) является наиболее перспективным направлением повышения надежности, воспроизводимости электрических параметров и снижения цены ГИС СВЧ за счёт максимально возможной замены сварных и паяных соединений на соединения, сформированные с применением методов планарной технологии. Разработанные технологические процессы изготовления многокаскадных модулей на единой керамической подложке позволяют исключить из конструкции ГИС СВЧ крайне ненадежные межплатные сварные и паяные соединения.

Разработанные технологические процессы изготовления внутрисхемных соединений в мостах Ланге, подстроенных элементах и цепях питания осуществляются методами планарной технологии. В качестве изолирующего зазора используется воздух или пленка полиимида. Особенностью разработанных технологических процессов является возможность формирования высоконадежных перемычек при высоте микрополосковых проводников 3-12 мкм и при минимальных значениях ширины проводников и зазоров между ними ~ 15 мкм. Микрополосковые платы успешно прошли испытания на воздействие вибрационных, ударных, акустических и климатических воздействий. Разработаны технологические процессы формирования металлизированных отверстий в диэлектрических подложках для ГИС СВЧ.

Технология характеризуется последовательным тройным усилением металлизации химическим, вакуумным и гальваническими методами, что позволяет металлизировать отверстия с размерами от 50 мкм и выше в подложках из алюмооксидной керамики, сапфира и кварца. С целью исключения вытекания припоя через отверстия при пайке микроплат на основания разработана технология их защиты пленкой органического термостойкого диэлектрика. Разработана технология изготовления ГИС СВЧ с отверстиями, полностью заполненными металлом в планарной плоскости с подложкой, что позволило снизить значения переходных сопротивлений и исключить проблемы формирования фоторезистивной защитной маски. Созданы технологические процессы изготовления МПП с ТПК, ТПР и монтажом активных элементов методами планарной технологии, которые позволяют полностью исключить применение сварных и паяных соединений и тем самым изменить концепцию традиционной сборки ГИС СВЧ. Проведенные исследования и разработанные технологические процессы обеспечивают снижение трудоемкости или исключение ряда сборочных операций, повышают надежность и воспроизводимость электрических параметров, а также открывают новые перспективы для дальнейшего применения ГИС СВЧ в радиоэлектронной аппаратуре.

Шестой раздел посвящен исследованию надёжности ГИС СВЧ. в нём проведены исследования надёжности МПП, сформированных по разработанной технологии (рис 19 и рис.20).

Р,г 9 •

7 6 • 5 4 3 2 1 ■ ■

о=0,4

4-4-

а=0,48

-А-

0=0,26

ч

о=0,26 ТГ~К |в=0,22

200 400 600 800 1000 1200

Р,г

<1=0,4

0=0,53

с=0,42

о=0,18

200 400 600 800 1000 1200

Рис 19 Зависимость прочности сварных

соединений проволоки Зл с платой от числа термоциколов 1,2- злектроконтактная сварка проволоки Зл диаметром 30 и 20 мкм с платой, 3,4 - термокомпрессионная сварка проволоки Зл диаметром 20 и 15 мкм с платой

Рис 20 Зависимость прочности сварных соединений проволоки Зл с платой от времени воздействия

повышенной температуры +85'С 1,2- электроконтактная сварка

проволоки Зл диаметром 30 и 20 мкм с платой, 3 - термокомпрессионная сварка проволоки Зл диаметром 20 мкм с платой

Высокий выход годных МПП обеспечивает высокую надежность изделий и воспроизводимость электрических параметров.

Внедрение разработанной технологии изготовления МПП для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ в производство изделия «Ода - Ф» позволило поднять выход годных серийно выпускаемых модулей СВЧ в период с 1987 по 1990 г с 62% до 80% и повысить воспроизводимость параметров, что выразилось в снижении коэффициента шума. На основе результатов испытаний, значений выхода годных и электрических параметров можно сделать вывод о высокой надежности ГИС СВЧ, изготовленных по разработанной технологии.

Микрополосковые платы успешно прошли испытания в составе изделий, производимых ФГУП «НПП «Исток» в течение последних 16 лет (с 1988 по 2004 г) по требованиям, предъявляемым к изделиям комплексом стандартов «Климат - 7» для изделий народно-хозяйственного и специального назначения.

Результаты данной работы послужили основой для разработки стандарта предприятия СТП ТС0.010.013-88 «Модули СВЧ интегральные. Требования к конструированию микрополосковых плат», а затем - руководящего отраслевого документа РД 110751-90 «Модули СВЧ интегральные. Требования к конструированию микрополосковых плат».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В диссертационной работе на основе анализа литературных источников и проведенных исследований показано, что с повышением температуры до 300...400°С при проведении бесфлюсовых сборочных операций в микрополосковых структурах на основе меди (системы Сг/Си/Аи; Сг/Си/№/Аи и др.) наблюдаются деградационные явления. Они связаны с взаимодиффузией атомов и растворением покрытий в процессе пайки и приводят к снижению качества сварных и паяных соединений, увеличению уровня и разбросу коэффициента затухания.

Широко распространенные в производстве структуры на основе меди (Сг-Си-Аи; Сг-Си-№-Аи) и на основе золота (ТьР<1-Аи; Сг-Аи; ТьР^Аи и др.) не отвечают всему комплексу требований бесфлюсовой сборки в диапазоне температур 300...400°С с точки зрения обеспечения оптимальных условий для формирования паяных и сварных соединений. В частности МПП на основе золота нельзя паять с применением припоев на основе олова и свинца, вследствие растворения покрытий, а М1Ш на основе меди после воздействия отжигов не обеспечивают надежности сварных термокомпрессионных соединений.

С целью создания послойной микрополосковой структуры, лишенной этих недостатков, в диссертационной работе:

- разработана методика расчета коэффициента затухания волны в многослойной полосковой линии, с учетом того, что различные участки сечения и слои полос-ковых проводников обладают различной проводимостью, микропрофилем и шероховатостью. Это позволяет рассчитать затухание в реальных микрополоско-вых структурах, сформированных по различным технологическим маршрутам, оценить вклад каждого участка сечения проводников в общие потери с учетом структуры слоев тонкопленочной металлизации.

На основе проведенных расчетов и экспериментальных измерений показано, что воспроизводимость параметров и низкий уровень коэффициента затухания в микрополос-ковых структурах на основе меди, помимо удельного сопротивления и шероховатости края, определяются соотношением толщин и точностью формирования покрытий и обеспечивается при разбросе толщин покрытий менее 100% при условии, что толщина верхнего слоя на всех гранях полосковой линии превышает 2...3 скин слоя. В частотном диапазоне 8... 18 ГТц эти требования реализуются при ровности краев полосковых проводников менее одного микрона, толщине золотого покрытия более 2 мкм, поверхностном сопротивлении подслоя 100±30 Ом/Л и толщине пленки меди не менее 1 микрометра. Барьерный слой никеля при этом полностью экранируется , и его толщину определяют только требования бесфлюсовой сборки.

- Проведено комплексное исследование многослойной тонкопленочной системы Сгвак / Сивак /Сигальв / №гальв /Аигальв в исходном состоянии и под воздействием отжигов в температурном диапазоне 150...420°С .

Установлено, что процентное содержание атомов золота, меди и никеля на поверхности образцов зависит от температуры отжига и толщины барьерного слоя никеля. До температуры 350°С изменения концентрации атомов покрытий несущественны, но при дальнейшем увеличении температуры наблюдается резкое снижение концентрации атомов золота и повышение концентрации атомов меди.

Определен температурно-временной интервал стабильности системы Сг^ - Си^ - Си™,,,, - Мг^ - Аиты>, при котором изменения концентрации атомов покрытий на поверхности образцов несущественны: при 350°С это время до 10 мин., а при 420°С - до 3 мин. Результаты этого исследования полностью коррелируют с данными, полученными в результате исследования влияния отжигов на прочность сварных термокомпрессионных соединений. С повышением температуры отжига прочность сварных соединений снижается, и приемлемый уровень прочности реализуется до температуры отжига 330°С (10 мин) при толщине барьерного слоя никеля в диапазоне 0,5...0,9 мкм, а если температура отжига 420°С - при длительности отжига менее 4 мин, причем толщина никеля в диапазоне 0,3... 1,2 мкм не играет существенной роли.

Проведены исследования влияния диффузионных процессов на удельное сопротивление и СВЧ потери в микрополосковых проводниках, из которых следует,

что при температурах отжига, не превышающих 420°С (15 мин) средний уровень не возрастает, но увеличивается разброс значений коэффициента затухания СВЧ энергии, при температурах отжига менее 350°С изменения как уровня потерь, так и разброса незначительны.

- Научно обоснована и разработана структура послойной металлизации микропо-лосковых плат для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ.

Структура имеет металлизацию на лицевой стороне микроплат на основе золота, а экранной стороны - на основе меди с барьерным слоем N1, ограничивающим растворение покрытий в процессе пайки. При этом на лицевой стороне реализуются оптимальные условия для монтажа навесных элементов на золотосодержащие припои и формирование сварных соединений, а на экранной стороне микроплат открывается возможность получать высоконадежные паяные соединения, применяя самый широкий спектр припоев.

- Проведены исследования поверхности образцов, из которых следует, что после проведения фотолитографических операций поверхность микрополосковых плат загрязняются углеродосодержащими соединениями, которые на 20...30% снижают прочности сварных термокомпрессионных соединений В работе показано, что с целью повышения надежности сборочных операций микроплаты до проведения операций отжига необходимо очищать жидкостным или ионно-плазменным методами.

- Разработан маршрут и весь комплекс входящих в него технологических процессов, обеспечивающих формирование разработанной микрополосковой структуры.

Маршрут основан на изготовлении с гальваническим наращиванием функциональных слоев посредством технологических проводников и последующим их удалением методом фотолитографии и позволяет реализовать МПП любой конструктивной сложности, что делает разработанный маршрут наиболее универсальным. Очень важно, что при проведении гальванических процессов исключается применение промежуточных органических покрытий, что предотвращает загрязнение электролитов, обеспечивает высокое качество и чистоту покрытий, а, следовательно, хорошие условия для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ.

За исключением слоя золота, все функциональные слои МПП наносятся методами вакуумного напыления, что обеспечивает высокую чистоту покрытий и точности их формирования, а, следовательно - воспроизводимость свойств.

Проведены исследования влияния отжигов на межслойное расслаивание функциональных слоев Установлено, что расслаивание обусловлено внутренними напряжениями в гальванических покрытиях, накоплением и последующим разложением органических веществ в порах подложек, при условии, что поры заращены гальваническими покрытиями, и исключается применением беспористых подложек, функциональных слоев МПП, сформированных методами вакуумного напыления, предотвращение проникновения органических покрытий в поры подложек или качественным их удалением. Разработанные на базе исследований технологические процессы позволили полностью исключить данный вид брака.

Разработан технологический процесс очистки подложек перед вакуумным напылением, который обеспечивает уровень остаточных загрязнений не хуже 10"8 г/см2, значение краевого угла смачивания менее 15° и в условиях серийного производства адгезионную прочность напыленных пленок более 300 кГ/см2 Фотолитографические процессы позволяют получать необходимую точность геометрических размеров топологических элементов микроплат при высоте 6 мкм ± 5 мкм, а при высоте 4 мкм - ± 3 мкм, шероховатость краев элементов топологии —1 мкм, минимально воспроизводимый размер элементов -10 мкм.

Разработана технология и исследованы свойства резистивных пленок на основе азотированного тантала. Резистивные пленки характеризуются высокой температурной стабильностью (уход номинала не превышает 1% при прогреве 330°С в течение 20 мин), высокой механической прочностью и отсутствием контактных переходных сопротивлений. - По всем технологическим процессам определен допустимый разброспараметров и межоперационные времена хранения, обеспечивающие высокую воспроизводимость свойств полоско вых структур. Коэффициент затухания в микрополосковых плат характеризуется разбросом менее 0,5 дБ и на 8 ГГц составляет величину ~ 8 дБ/м и не меняется под воздействием отжигов до температуры 420°С.

Прочность сварных термокомпрессионных соединений в диапазоне температур +50.. .-420°С также не зависит от воздействия отжигов и составляет -70% прочности на разрыв золотой проволоки в исходном состоянии.

Разработана альтернативная торцевому напылению технология металлизации отверстий, надежность и воспроизводимость параметров которых обеспечивается последовательным послойным усилением металлизации химическим, вакуумным и гальваническим методами.

Разработанная технология гарантирует высокое качество металлизации отверстий в подложках из поликора, сапфира, кварца, ситалла с минимальным размером 0,15 мм. Переходное сопротивление отверстий диаметром более 0,2 мм в подложках толщиной менее 1 мм не превышает 0,05 Ом. Технология исключает применение сварочных и паяных перемычек и расширяет схемотехнические возможности разработчиков ПИС СВЧ. Проведенные исследования и разработанные технологические процессы обеспечивают снижение трудоемкости сборочных операций, повышают надежность и воспроизводимость параметров, а также открывают новые перспективы применения ГИС СВЧ в радиоэлектронной аппаратуре.

Результаты исследований и разработанных технологических решений нашли свое отражение в руководящем отраслевом стандарте «Модули СВЧ интегральные Требования к конструированию микрополосковых плат» РД11.0751-90. Требования к конструированию микросборок.

В результате проведенной работы открылась возможность, не ухудшая качества сварных соединений, проводить пайку микроплат на основания, используя припои на основе олова или свинца взамен дорогостоящих припоев на основе золота. При этом полностью исключается такой вид брака, как отслаивание подложек от оснований. Внедрение результатов диссертационной работы в условиях серийного производства позволило поднять выход годных микроплат с температурой бесфлюсовой сборки более 300°С с 6 до 80%.

В работе получило развитие новое направление в технологии ГИС СВЧ, основанное на замене сварных и паяных соединений, а также ряда выводов навесных элементов на перемычки и тонкопленочные элементы, сформированные с применением методов плайарной технологии.

Разработанные технологические процессы изготовления многокаскадных модулей на единой керамической подложке позволяют исключить из конструкции ГИС СВЧ крайне ненадежные межплатные сварные и паяные соединения.

Разработанные технологические процессы формирования внутрисхемных соединений через воздушный зазор и пленку органического диэлектрика позволяют в сравнении со сварными и паяными перемычками повысить надежность соединений и снизить трудоемкость их монтажа более чем в три раза.

Публикации по теме диссертации.

1. Климачев И. И., Потапов Н. В Разработка технологии изготовления микрополос-ковых плат на пленке меди толщиной 5. .6 мкм//Спец.электроника, сер. Электроника СВЧ, вып.4.,1989.

2. Климачев И. И., Потапов Н. В. Способ изготовления микросхем.// А С. № 1228770, МКЛ. H 05КЗ/08.

3. Климачев И.И, Волошко С. И., Гусак С. И. Сидоренко С. И. Теоретические модели описания диффузии в двухслойных тонкоплёночных системах.//Металлофизика, №6,1989 г. декопир. рукопись (ВИНИТИ) 24.11.89, №7032 В89.

4. Климачев И. И., Выморков Н. В., Ковтунова А. Д., Силин Р. А Анализ вклада различных участков сечения проводников микрополосковой линии на величину коэффициента затухания.//Электронная техника, Сер. Электроника СВЧ, Вып.З (397), 1989.

5. Климачев И. И., Выморков Н. В., Ковтунова А. Д., Силин Р. А. Влияние формы проводника МПЛ на коэффициент затухания.//Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. Вып. 4 (408), 1988 г.

6. Климачев И. И. Способ изготовления микросварки.//А.С. №1155150, МКЛ Н05КЗ/18.

7 Климачев И. И., Джуринский К. Б., Шнек В.М., Решетников А.М. Способ изготовления металлизированных диэлектрических деталей.//А.С. №1217858 от 9.7.84 г.

8. Климачев И. И., Свечников С А., Косенко В. Е., Способ изготовления СВЧ микросхем. //Положительное решение от 25.11.89.

9. Климачев И И, Стародубов И.П., Потапов Н.В. Отработка производственной технологии изготовления микросборок.// НТО №224-7729 по т.№2820, 1986 г.

10. Климачев И. И. Разработка унифицированной технологии металлизации отверстий.// НТО №208-7713.7.6080, шифр «Сегмент 8T-I», 1986 г.

11. Климачев И.И, Потапов H В Разработка лабораторной технологии изготовления планарных приёмных модулей для А ФАР.// НТО №197-6821 шифр «Опора-Ф», 1983г.

12 Климачев И. И., Яремчук Б. Г., Косенко В. Е., Разработка тонкопленочной технологии изготовления полосковых плат на основе пленок золота. // НТО № 196-7701, шифр «Сопка», 1985 г.

13. Климачев И. И., Косенко В.Е., Яремчук Б. Г. Разработка унифицированной технологии изготовления пассивной части ВЧ и СВЧ ГИС. // НТО № 170 - 7675, шифр «Сегмент - 7Т», 1986.

14. Климачев И. И., Калина В Г., Квылинский Ю Ф Разработка миниатюрного полупроводникового усилительно-преобразовательного модуля в диапазоне - 66 + 554 МГц на современных ГИС СВЧ // НТО по т. 5390 «Оникс-1Ф» 1984г.

15. Климачев И. И., Ровенский Г. В., Виноградов В. Г, и др Разработка двух входных усилительных модулей с коэффициентом шума 10 дБ, с коэффициентом усиления 20 и 30 дБ // НТО по т. 8680 «Одиссея-5», 1985г.

16 Климачев И. И , Родионов А. Д., Лисицын А. А , Отработка технологии и конструкции приемного СВЧ-модуля «Ода » // НТО по т. «Сегмент-ПРМ», 1986г.

17 Климачев И. И., Рыжик Э. И, Садчикова Т П. Разработка двух входных усилительных модулей с коэффициентом усиления 20 и 30 дБ // НТО по т 8240 «Одис-сея-4»,1985г 1984г.

18. Климачев И. И., Коробкин В А. Исследование и разработка формирования соединительных перемычек в мостах Ланге групповыми методами // НТО № 213-8003 по т. №№5910 и 3550, 1988г

19. Климачев И. И., Коробкин В. А. Исследование и разработка групповой технологии монтажа навесных элементов // НТО № 125-8457 по т. 3290 НИР «Ока», 1988г.

20. Климачев И. И. Разработка и совершенствование базовой технологии изготовления микрополосковых плат повышенной сложности // НТО № 157 - 8193 шифр «Ока», 1988г.

21. Климачев И.И, Цыкин A.B. Унификация технологии ГИП и ГМИП// Тезисы докладов в сб. «Перспективы развития СВЧ электронной техники», 14 общеинститутский семинар ГК, НПО «Исток», 1988г.

22. Климачев И. И. Групповая технология монтажа навесных элементов на ГИП и ГМИП. //Тезисы докладов в сб. «Перспективы развития ЭТ». 14 общеинститутский семинар ГК НПО «Исток», 1988г.

23. Климачев И. И., Свечников С. А., Косенко В. Е., Крикунов А.И. Создание СВЧ гибридных интегральных планарных схем. // Тезисы докладов в сб «Перспективы развития СВЧ ЭТ, повышение качества ИЭТ», 15 общеинститутский семинар ГК, НПО «Исток», 1989г.

24. Климачев И.И, Иовдальский В.А., Мурсков А.Ф., Северюхина Л.И., Савцова А.Ф. Модули СВЧ интегральные. Требования к конструированию микрополосковых плаг.//РД11 0751-90.

25. А. С. № 1609427 приоритет 11.10.1988г. «Способ изготовления ГИС СВЧ диапазона с воздушной изоляцией межсоединений». Климачев И. И и др.

26. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 5.11.1996 г. по заявке №05057130/09 (036453). Корпус мощного СВЧ полупроводникового прибора. Климачев И. И., Иовдальский В. А.,

27. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 5.11.1996 г. по заявке №05056217/09 (035906). Корпус мощного СВЧ полупроводникового прибора Климачев И. И., Иовдальский В.А., Цикин А. В., Лапин В. Г., Коробкин В. А.

28. Климачев И. И., Иовдальский В А. Формирование внутрисхемных соединений тонкоплёночных элементов ГИС СВЧ.// «Плёнки-2004». Материалы Международной научной конференции «Тонкие плёнки и наноструктуры», 7-10 сентября 2004 г., Москва: МИРЭА, 2004, часть 2. ISBNS5-7339-0481-X, УДК 539.216.2:539.234:621.315.5., с. 164-166

29. Климачев И. И, Иовдальский В.А. Оптимизация структуры металлизации плат ГИС СВЧ для бесфлюсовой сборки/Межрегиональный семинар «Современное приборостроение: новые разработки, организационные и технологические вопросы» ЦНТИ «Прогресс». Г. Санкт-Петербург 2004 г. с. 10-12

30. Климачев И И, Калашников Ю. Н., Сидоренко С. И., Литвинова Т.В., Иовдальский В.А. Зависимость прочности сварных соединений от структуры полосковой линии и режимов ее термообработки./Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот. Вып. 1-4,2004 г. с. 47-54.

31. Климачев И. И., Иовдальский В.А., Северюхина Л.И., Родионова А.Д., Стародубов И.П. Унификация типоразмеров микрополосковых плат для гибридноинтегральных схем СВЧ.//Электронная техника. Сер.1 Электроника СВЧ. Вып.6 (440), 1991г. с. 46-47.

32. Климачев И. И., Иовдальский В.А., Евтюхин А.Н., Сафронов B.C., Северюхина Л.И., Яремчук Б.Г., Родионова А.Д., Хомякова Л.А. СТП.ТС0.010.017-91. Платы микрополосковые. Фотошаблоны. Технические требования.// НПО «Исток». Введен указанием №189 от 20.06.91г. с 1.07.91г.

Подписано в печать 20.02.2005 г. Формат 60х84х/16. Объем 1 усл.-печ. л. Тираж 50 экз. ризограф ОАО «Исток-Аудио Интернэшнл»

»-311Í

РНБ Русский фонд

2006-4 6187

Список используемых сокращений.

Введение.

1.Состояние разработки послойной структуры полосковых проводников ГИС СВЧ.

1.1. Надежность ГИС СВЧ и перспективность применения бесфлюсовой сборки для её повышения.

1.2. Проблемы сборки и перспективы оптимизации структуры металлизации МПП.

1.3. Анализ многослойных структур металлизации МПП ГИС СВЧ.

1.4. Диффузионное взаимодействие в металлических слоях МПП.

1.5. Затухание энергии в проводниках МПП.

1.6. Наиболее распространенные технологические маршруты изготовления МПП ГИС СВЧ.

1.7. Основные задачи диссертационной работы.

1.8. Выводы.

2.Исследование коэффициента затухания в многослойных микрополосковых структурах.

2.1. Результаты экспериментальных измерений коэффициента затухания.

2.2. Исследование влияния толщины покрытий на величину коэффициента затухания.

2.3. Результаты измерений коэффициента затухания в полосковых линиях с различным микропрофилем.

2.4. Выводы.

3.Разработка послойной структуры для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ.

3.1 Исследование диффузионных процессов и элементного состава поверхности в системе: Сгвак - Сив;

-•вак

Сигальв ■ Niraj)bB - Аигальв.

3.2. Исследование температурно-временного интервала стабильности системы Сгва/Сивак/Си^ьв/Ы^ь^Аигзльв и системы TiBaK/PdBaK/AuranbB.

3.3. Влияние диффузионных процессов на свойства микрополосковых структур.

3.4. Исследование растворимости покрытий при пайке микроплат на основания.

3.5. Послойная структура МПП для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ.

3.6. Выводы.

4.Разработка технологии изготовления МПП с послойной структурой металлизации для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ.

4.1. Разработка маршрута и технологических процессов формирования послойной микрополосковой структуры для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ.

4.2. Исследование влияния отжигов МПП на локальное расслаивание покрытий.

4.3. Выводы.

5. Перспективные направления повышения надежности и воспроизводимости параметров ГИС СВЧ.

5.1. Формирование топологии многокаскадных СВЧ МПП на единой подложке.

5.2. Технология изготовления высоконадежных металлизированных отверстий.

5.3. Технология изготовления МПП с тонкопленочными конденсаторами.

5.4. Технология изготовления внутрисхемных соединений через воздушный зазор.

5.5. Технология изготовления СВЧ ГИП с планарным монтажом активных элементов.

5.6. Выводы.

6.Исследование надежности ГИС СВЧ.

6.1. Исследование надежности микрополосковых плат, сформированных по разработанной технологии.

Современный период развития общества ознаменован нарастающими темпами научно-технического прогресса во всех отраслях промышленности и в особенности в таких наукоемких, как радиоэлектроника. В основном развитие радиоэлектроники базируется на тех достижениях, которые получены в области микроэлектроники, создающей фундамент для разработки более сложных, принципиально новых устройств и получения уникальных свойств радиоэлектронной аппаратуры. Кроме того, развитие радиоэлектроники и микроэлектроники сопровождается повышением требований к надежности работы, уменьшению массы и объема, улучшению электрических характеристик изделий.

Создание высоконадежных микроэлектронных СВЧ систем невозможно без комплексного решения организационных, технологических и конструкторских вопросов.

Опыт проектирования и промышленного производства показывает, что для обеспечения высокой надежности и воспроизводимости твердотельных модулей (ТТМ) СВЧ необходимо, чтобы при проведении сборочных операций учитывались особенности структуры полосковых проводников, а послойная структура микрополосковых проводников отвечала требованиям сборки.

В производстве ТТМ СВЧ в гибридном исполнении основными сборочными операциями являются пайка и микросварка. Для пайки применяют золотосодержащие или оловянные припои с добавками свинца, индия, кадмия, висмута и др. Паяемыми поверхностями являются золото, никель, сплав олово-висмут и др.

Высокое качество паяных и сварных соединений обеспечивается очисткой поверхности микрополосковых плат (МПП), применением флюсов, контролируемыми газовыми средами, а также наложением ультразвуковых или низкочастотных колебаний.

К настоящему времени достигнут высокий уровень технологий, базирующийся на оборудовании и процессах, осуществляющих флюсовую сборку [1-7]. Однако использование флюсов, особенно на заключительных сборочных операциях, провоцирует коррозионные процессы в загерметизированных микросборках и модулях, что приводит к деградации электрических характеристик, к выходу из строя активных и пассивных элементов микрополосковых плат при эксплуатации или длительном хранении СВЧ приборов [8-10].

По этой причине развиваются и внедряются в промышленность процессы бесфлюсовой сборки [11-16].

В наиболее распространенных маршрутах бесфлюсовой сборки [17-18] операции микросварки и микропайки осуществляют со ступенчатым снижением температуры в диапазоне 290.420°С.

Ступенчатая бесфлюсовая сборка предъявляет особые требования к микрополоско-вым структурам, поскольку при температурах выше 300°С протекает интенсивная взаимодиффузия и растворение покрытий в процессе пайки, что непосредственно влияет на надежность паяных и сварных соединений и электрические параметры ГИС СВЧ.

Актуальность работы. В технике СВЧ получили широкое применение структуры с металлизацией лицевой и экранной сторон системами на основе меди Сг/Си/Аи; Cr/Cu/Ni/Au; и на основе золота: Ti/Pd/Au; Ti/Pt/Au; Cr-Au и т.д.

Оптимальной структурой для формирования сварных соединений являются тонкопленочные системы на основе золота. Они не содержат легко диффундирующих атомов, препятствующих формированию надёжных сварных соединений. Но пайку микроплат с таким покрытием на основания можно проводить только с применением припоев с высокой концентрацией золота (AuSi; AuGe; AuSri), но при этом, вследствие высоких внутренних напряжений в паяном шве, размеры плат ограничены, а при размерах МПП более 12x12 мм велика вероятность растрескивания, вызываемого разностью KTJ1P применяемых материалов.

Спаи, образованные на основе олова, свинца, индия характеризуются высокой пластичностью, но полностью растворяют золотое покрытие, что снижает прочность паяных соединений и приводит к деградации электрических характеристик ГИС СВЧ. Структура на основе меди (Cr/Cu/Ni/Au) свободна от этих ограничений. При пайке этой структуры припоями на основе олова и свинца сохраняется слой меди под слоем никеля. А так как эти припои образуют эластичные соединения, то выбором материала оснований и толщины припоя достигается возможность пайки микроплат размером до 48x60 мм.

Однако, нагрев микроплат с этой структурой в процессе монтажа чип-конденсаторов и пайки плат на основания с температурой в диапазоне 300.420°С приводит к взаимодиффузии атомов покрытий и образованию твердых растворов на основе меди и золота, что создает неблагоприятные условия для формирования термокомпрессионных соединений.

Из приведенного анализа следует, что, несмотря на большое количество опубликованной литературы, технологические аспекты проектирования и изготовления СВЧ ГИС с использованием бесфлюсовой сборки, обеспечивающие воспроизводимость параметров, высокий выход годных и надежность изделий изучены недостаточно полно и представляют собой актуальную задачу.

На момент постановки диссертационной работы выход годных ГИС СВЧ с температурой бесфлюсовой сборки выше 300°С не превышал 6%. Из-за низкой нестабильности технологических процессов наблюдались значительный разброс СВЧ параметров и отказы в процессе производства и эксплуатации.

Цель работы. В связи с вышеуказанным, целью диссертационной работы являлась разработка послойной структуры и технологии изготовления ГИС СВЧ для бесфлюсовой сборки в диапазоне 300.420°С, позволяющих обеспечить высокую воспроизводимость параметров и надежность твердотельных модулей СВЧ.

Постановка задачи. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- на основе исследования особенностей диффузионных процессов в температурном диапазоне 300.400°С в многослойных микрополосковых структурах и влияния этих процессов на прочность сварных термокомпрессионных соединений, коэффициента затухания СВЧ энергии, а также исследования растворения покрытий в процессе пайки, определялись области оптимального применения традиционных структур на основе золота и меди для бесфлюсовой сборки;

- разрабатывалась универсальная структура МПП, обеспечивающая оптимальные условия для микросварки на лицевой стороне микроплат и оптимальные условия для микропайки на экранной стороне;

- разрабатывалась технология формирования микрополосковых плат для бесфлюсовой сборки ГИС;

- исследовалось явление высокотемпературного расслаивания покрытий МПП;

- . разрабатывалась технология изготовления МПП с формированием металлизированных отверстий, внутрисхемных соединений, тонкопленочных резисторов, индуктив-ностей и конденсаторов методами планарной технологии;

- разрабатывалась технология монтажа кристаллов навесных элементов ГИС СВЧ в объеме подложки платы в сквозных отверстиях, совмещение лицевых поверхностей кристаллов и платы, относительная ориентация топологических рисунков металлизации платы и кристаллов навесных элементов, закрепления кристаллов и подключения контактных площадок кристаллов к проводникам платы.

Предметом исследования служат: прочность соединения, технологические операции, взаимодействие слоев структуры металлизации топологического рисунка МПП.

Метод исследования - комплексный, характеризуемый последовательным использованием современных теоретических представлений и методик исследования по прохождению сигналов в платах ГИС СВЧ, технологических методик.

Научная новизна. В диссертации впервые получены следующие результаты:

1. Исследована надежность сварных термокомпрессионных соединений золотой проволоки с микрополосковыми линиями (МПЛ), имеющими структуру Cr/Cu/Ni/Au в зависимости от толщины барьерного слоя гальванически осажденного никеля и от режима отжига.

2. Разработана структура металлизации МПП (TiBaK - PdBaK - АигалЬв- на лицевой стороне подложки и Сгвак - Сивак- СигалЬв- Nir^bB- AurajlbB- на экранной стороне), обеспечивающая высокотемпературную (400°С) сборку ГИС на лицевой стороне платы и надежную пайку МПП на металлическое основание.

3. Исследованы причины расслоения структуры металлизации топологического рисунка МПП при нагреве её на операциях сборки ГИС.

4. Разработан процесс последовательного усиления металлизации переходных отверстий в МПП взамен торцевой металлизации для коммутации элементов ГИС СВЧ, расположенных на разных сторонах МПП.

5. Разработаны оригинальные конструкция и технология формирования внутренних перемычек, защищенных авторскими свидетельствами, позволяющих повысить воспроизводимость электрических параметров ГИС СВЧ, улучшить их электрические характеристики, повысить надёжность внутренних соединений.

6. Разработана оригинальная технология монтажа кристаллов навесных элементов ГИС в отверстия МПП, их закрепление, совмещения с топологическим рисунком и подключения в схему, защищенная авторским свидетельством.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Высокая надежность, низкие и воспроизводимые потери СВЧ сигнала достигаются применением системы металлизации микрополосковых линий на основе меди в следующих значениях: Сгвак (80. 150 Ом/П) -Сивак 1 MKM - - СигалЬв 3 МКМ - - NinuibB (0,5.0,9) мкм - АигалЬв 3 мкм) и ее можно рекомендовать для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ при Т=330°С со временем выдержки не более 10 мин, а при Т=420°С - не более 3 мин.

2. Оптимальные условия для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ с применением термокомпрессионной сварки и пайки микроплат на основания легкоплавкими припоями обеспечиваются при структуре металлизации лицевой стороны микроплат на основе золота система Ti/Pd/Au), а экранной стороны - на основе меди (система Cr/Cu/Ni/Au), с барьерным слоем, ограничивающим растворение в процессе пайки.

3. Повышение надёжности соединений ГИС СВЧ, улучшение электрических и мас-согабаритных характеристик, их воспроизводимость достигается за счет внутрисхемных соединений через металлизированные отверстия, а также формирования соединительных проводников с длиной 50.500 мкм, шириной 20.40 мкм, высотой воздушного промежутка 5.15 мкм над пленочными элементами высотой 3.8 мкм, методами напыления, фотолитографии, гальванического осаждения и последующего стравливания технологических слоев.

4. Дополнительное повышение надёжности соединений ГИС СВЧ, улучшение электрических и массогабаритных характеристик, их воспроизводимость достигается за счет размещения кристаллов навесных элементов в отверстиях в подложке МПП, совмещения лицевых поверхностей кристаллов и платы, относительной ориентации топологических рисунков металлизации платы и кристаллов, закрепления кристаллов в отверстиях и формирования соединительных проводников методами напыления, фотолитографии и гальванического осаждения.

Практическая ценность работы. Полученные новые научные результаты и разработанные технологические процессы составляют основу базовых технологий изготовления ГИС СВЧ в ФГУП «НПП «Исток», заводе «Радиоизмеритель» г Киев и др. и нашли применение при проведении большого числа НИР и ОКР в крупносерийном производстве модулей СВЧ на протяжении многих лет.

Апробация и публикация результатов работы. Результаты работы опубликованы в материалах двух международных конференций, в 9 научно-технических статьях, 12 научно-технических отчетах, изложены на 4 семинарах главных конструкторов ФГУП «НПП «Исток», 3 технологических семинарах по программе «Гибрид», совещании КНТС главных технологов; по результатам работы получено 4 авторских свидетельства и 2 положительных решения на выдачу патентов РФ.

Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, приложения, списка литературы.

5.6. Выводы.

Наиболее перспективным направлением повышения надежности, воспроизводимости электрических параметров и снижения цены ГИС СВЧ является максимально возможная замена сварных и паяных соединений на соединения сформированные с применением методов планарной технологии.

Разработанные технологические процессы изготовления многокаскадных модулей на единой керамической подложке позволяют исключить из конструкции ГИС СВЧ крайне ненадежные межплатные сварные и паяные соединения.

Разработанные технологические процессы изготовления внутрисхемных соединений в мостах Ланге, подстроенных элементах и цепях питания осуществляются методами планарной технологии. В качестве изолирующего зазора используется воздух или пленка полиимида.

Особенностью разработанных технологических процессов является возможность формирования высоконадежных перемычек при высоте микрополосковых проводников 3 - 12 мкм и при минимальных значениях ширины проводников и зазоров между ними ~ 15 мкм.

Микрополосковые платы успешно прошли испытания на воздействие вибрационных, ударных , акустических и климатических воздействий.

Разработаны технологические процессы формирования металлизированных отверстий в диэлектрических подложках для ГИС СВЧ.

Технология характеризуется последовательным тройным усилением металлизации химическим, вакуумным и гальваническими методами, что позволяет металлизировать отверстия с размерами от 50 мкм и выше в подложках из алюмооксидной керамики, сапфира и кварца.

С целью исключения вытекания припоя через отверстия при пайке микроплат на основания разработана технология их защиты пленкой органического термостойкого диэлектрика.

Разработана технология изготовления ГИС СВЧ с отверстиями, полностью заполненными металлом в планарной плоскости с подложкой, что позволило снизить значения переходных сопротивлений и исключить проблемы формирования фоторезистивной защитной маски.

Впервые в РФ созданы технологические процессы изготовления МПП с ТПК, ТПР и монтажом активных элементов методами планарной технологии, которые позволяют полностью исключить применение сварных и паяных соединений и тем самым изменить концепцию традиционной сборки ГИС СВЧ.

Проведенные исследования и разработанные технологические процессы обеспечивают снижение трудоемкости или исключение ряда сборочных операций, повышают надежность и воспроизводимость электрических параметров, а также открывают новые перспективы для дальнейшего применения ГИС СВЧ в радиоэлектронной аппаратуре.

6. ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ГИС СВЧ.

6.1. Исследование надежности микрополосковых плат, сформированных по разработанной технологии.

Микрополосковые платы исследовались на воздействие повышенных температур и циклических температурных нагрузок. Испытания осуществлялись в следующем режиме: при повышенной температуре (+85°С) проводилось измерение разрывного усилия сварных перемычек после каждых 200 т воздействия; при термоциклическом воздействии (-60°С .+85°С) с выдержкой по 30 мин при каждой температуре проводилось измерение разрывного усилия после 200 термоциклов.

По полученным статистическим данным определялись: среднее значение разрывного усилия и среднее квадратичное отклонение на каждом этапе измерения. Были построены зависимости прочности сварных соединений от числа термоциклов и воздействия повышенной температуры [20,24].

На рис. 6.1.1 представлена зависимость прочности сварных соединений золотой проволоки диаметром 15,20, 30 мкм с микроплатами с покрытием лицевой стороны Ti-Pd-Au, выполненных электроконтактной и термокомпрессионной сваркой, от числа термоциклов.

Из результатов исследования видно, что в процессе термоциклических воздействий в течение 1000 термоциклов не происходит заметного изменения прочности сварных соединений.

На рис. 6.1.2 показана зависимость прочности сварных соединений от времени воздействия повышенной температуры (+85°С). результаты подтверждают, что в течение 900 часов в условиях повышенной температуры деградация соединений не наблюдается. Прочность соединения также не зависит от вида сварки.

На рис. 6.1.3 представлена зависимость относительного изменения удельного сопротивления тантала и разработанной в данной работе резистивной пленки на основе тантала с защитным покрытием на основе нитрида тантала под воздействием отжига при температуре 340°С в течение 120 минут.

Из рис.6.1.3 следует, что температурная стабильность тантала с защитным покрытием на основе нитрида тантала во много раз превышает стабильность пленок тантала и отвечает требованиям бесфлюсовой сборки. та=0,48 х число

200 400 600 800 1000 1200 т.ц.

Рис. 6.1.1. Зависимость прочности сварных соединений проволоки Зл с платой от числа термоциколов: 1,2- электроконтактная сварка проволоки Зл диаметром 30 и 20 мкм с платой;

3,4 - термокомпрессионная сварка проволоки Зл диаметром 20 и 15 мкм с платой р. г

6-

4 -

2" а=0,4 а=0,53

X; = т 3 ст=0,42 тст=0,18

200

400

600

800 1000

1200 t,t

Рис. 6.1.2. Зависимость прочности сварных соединений проволоки Зл с платой от времени воздействия повышенной температуры +85"С: 1,2- электроконтактная сварка проволоки Зл диаметром 30 и 20 мкм с платой;

3 - термокомпрессионная сварка проволоки Зл диаметром 20 мкм с платой

Др/р

0.75

0,5

0.25

Т=340"С . -

1

-- - . -

Z . - 2 Г Х 1

0 30 60 90 120 tM"H

Рис. 6.1 3. Зависимость относительного изменения удельного сопротивления (Др/р) резистивных слоев тантала (1) и тантала с защитными покрытиями из нитрида тантала (2) от времени изотермического отжига

Рис. 6.1.4. Тестовая микрополосковая микроплата с перемычками, сформированными через воздушный зазор

Для исследования надежности планарных перемычек в мостах Ланге и контроля их геометрических размеров и электрических характеристик была изготовлена тестовая мно-гополосковая схема, представляющая собой набор эквидистантно расположенных электрически изолированных штырей (структура типа моста Ланге), каждый из которых имеет отдельную контактную площадку. Эта тестовая схема изготавливается групповым способом в трех вариантах, отличающихся шириной штыря: I вариант - 20 мкм, 11 вариант - 30 мкм, 111 вариант - 100 мкм. В результате разработанного технологического процесса на каждой тестовой схеме групповым способом формировались шесть перемычек (рис. 6.1.4)

Определение горизонтальных размеров (ширина перемычки, длина перемычки) проводили с помощью измерителя МЕТАМ Р-1.

Определение вертикальных размеров (толщина перемычки, высота элементов схем) проводили на микроскопе МИИ-4.

Высота воздушного зазора определяется измерением толщины технологического слоя меди или пленки органического диэлектрика с помощью микроскопа МИИ-4 или микрометром типа МКО-25.

Электрические характеристики перемычек мостов Ланге определяют путем измерения электрического сопротивления между электрически изолированными высокоомны-ми проводниками мостов Ланге до и после воздействия на них механических и климатических факторов. Результаты испытаний микроплат с перемычками представлены в таблице 6.1.1.

Из данных, представленных в таблице 6.1.1 , следует, что перемычки, сформированные через воздушный зазор и пленку полиимида, характеризуются высокой стойкостью к воздействию вибрационных, ударных, акустических и климатических воздействий.

Микроплаты с металлизированными отверстиями прошли испытания на воздействие механических, климатических факторов. Результаты испытаний представлены в таблице 6.1.2.

Из данных таблицы 6.1.2 следует, что металлизация отверстий по разработанным технологиям характеризуется высокой надежностью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе анализа литературных источников и проведенных исследований показано, что с повышением температуры до 300.400°С при проведении бесфлюсовых сборочных операций в микрополосковых структурах на основе меди (системы Cr/Cu/Au; Cr/Cu/Ni/Au и др.) наблюдаются деградационные явления. Они связаны с взаимодиффузией атомов и растворением покрытий в процессе пайки и приводят к снижению качества сварных и паяных соединений, увеличению уровня и разбросу коэффициента затухания.

Широко распространенные в производстве структуры на основе меди (Cr-Cu-Au; Cr-Cu-Ni-Au) и на основе золота (Ti-Pd-Au; Cr-Au; Ti-Pt-Au и др.) не отвечают всему комплексу требований бесфлюсовой сборки в диапазоне температур 300.400°С с точки зрения обеспечения оптимальных условий для формирования паяных и сварных соединений. В частности МПП на основе золота нельзя паять с применением припоев на основе олова и свинца, вследствие растворения покрытий, а МПП на основе меди после воздействия отжигов не обеспечивают надежности сварных термокомпрессионных соединений.

С целью создания послойной микрополосковой структуры, лишенной этих недостатков, в диссертационной работе:

- разработана методика расчета коэффициента затухания волны в многослойной полосковой линии, с учетом того, что различные участки сечения и слои полос-ковых проводников обладают различной проводимостью, микропрофилем и шероховатостью. Это позволяет рассчитать затухание в реальных микрополосковых структурах, сформированных по различным технологическим маршрутам, оценить вклад каждого участка сечения проводников в общие потери с учетом структуры слоев тонкопленочной металлизации.

На основе проведенных расчетов и экспериментальных измерений показано, что воспроизводимость параметров и низкий уровень коэффициента затухания в микрополосковых структурах на основе меди, помимо удельного сопротивления и шероховатости края, определяются соотношением толщин и точностью формирования покрытий и обеспечивается при разбросе толщин покрытий менее 100% при условии, что толщина верхнего слоя на всех гранях полосковой линии превышает 2.3 скин слоя.

В частотном диапазоне 8. 18 ГГц эти требования реализуются при ровности краев полосковых проводников менее одного микрона, толщине золотого покрытия более 2 мкм, поверхностном сопротивлении подслоя 100±30 Ом/П и толщине пленки меди не менее 1 микрометра. Барьерный слой никеля при этом полностью экранируется , и его толщину определяют только требования бесфлюсовой сборки.

- Проведено комплексное исследование многослойной тонкопленочной системы СГвак / Сивак /СигалЬВ / Nir^bB /АигаЛьв в исходном состоянии и под воздействием отжигов в температурном диапазоне 150.420°С .

Установлено, что процентное содержание атомов золота, меди и никеля на поверхности образцов зависит от температуры отжига и толщины барьерного слоя никеля. До температуры 350°С изменения концентрации атомов покрытий несущественны, но при дальнейшем увеличении температуры наблюдается резкое снижение концентрации атомов золота и повышение концентрации атомов меди.

Определен температурно-временной интервал стабильности системы Сгвак - СиВак — Сигальв - NiraJibB - АигаЛьв, при котором изменения концентрации атомов покрытий на поверхности образцов несущественны: при 350°С это время до 10 мин., а при 420°С - до 3 мин.

Результаты этого исследования полностью коррелируют с данными, полученными в результате исследования влияния отжигов на прочность сварных термокомпрессионных соединений. С повышением температуры отжига прочность сварных соединений снижается, и приемлемый уровень прочности реализуется до температуры отжига 330°С (10 мин) при толщине барьерного слоя никеля в диапазоне 0,5.0,9 мкм, а если температура отжига 420°С - при длительности отжига менее 4 мин, причем толщина никеля в диапазоне 0,3. 1,2 мкм не играет существенной роли.

- Проведены исследования влияния диффузионных процессов на удельное сопротивление и СВЧ потери в микрополосковых проводниках, из которых следует, что при температурах отжига, не превышающих 420°С (15 мин) средний уровень не возрастает, но увеличивается разброс значений коэффициента затухания СВЧ энергии, при температурах отжига менее 350°С изменения как уровня потерь, так и разброса незначительны.

- Научно обоснована и разработана структура послойной металлизации микрополосковых плат для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ.

Структура имеет металлизацию на лицевой стороне микроплат на основе золота, а экранной стороны - на основе меди с барьерным слоем Ni, ограничивающим растворение покрытий в процессе пайки. При этом на лицевой стороне реализуются оптимальные условия для монтажа навесных элементов на золотосодержащие припои и формирование сварных соединений, а на экранной стороне микроплат открывается возможность получать высоконадежные паяные соединения, применяя самый широкий спектр припоев.

- Проведены исследования поверхности образцов, из которых следует, что после проведения фотолитографических операций поверхность микрополосковых плат загрязняются углеродосодержащими соединениями, которые на 20.30% снижают прочности сварных термокомпрессионных соединений. В работе показано, что с целью повышения надежности сборочных операций микроплаты до проведения операций отжига необходимо очищать жидкостным или ионно-плазменным методами.

- Разработан маршрут и весь комплекс входящих в него технологических процессов, обеспечивающих формирование разработанной микрополосковой структуры. Маршрут основан на изготовлении с гальваническим наращиванием функциональных слоев посредством технологических проводников и последующим их удалением методом фотолитографии и позволяет реализовать МПП любой конструктивной сложности, что делает разработанный маршрут наиболее универсальным. Очень важно, что при проведении гальванических процессов исключается применение промежуточных органических покрытий, что предотвращает загрязнение электролитов, обеспечивает высокое качество и чистоту покрытий, а, следовательно, хорошие условия для бесфлюсовой сборки ГИС СВЧ.

За исключением слоя золота, все функциональные слои МПП наносятся методами вакуумного напыления, что обеспечивает высокую чистоту покрытий и точности их формирования, а, следовательно - воспроизводимость свойств.

Проведены исследования влияния отжигов на межслойное расслаивание функциональных слоев. Установлено, что расслаивание обусловлено внутренними напряжениями в гальванических покрытиях, накоплением и последующим разложением органических веществ в порах подложек, при условии, что поры заращены гальваническими покрытиями, и исключается применением беспористых подложек, функциональных слоев МПП, сформированных методами вакуумного напыления, предотвращение проникновения органических покрытий в поры подложек или качественным их удалением.

Разработанные на базе исследований технологические процессы позволили полностью исключить данный вид брака.

- Разработан технологический процесс очистки подложек перед вакуумным нао пылением, который обеспечивает уровень остаточных загрязнений не хуже 10" г/см2, значение краевого угла смачивания менее 15° и в условиях серийного л производства адгезионную прочность напыленных пленок более 300 кГ/см .

- Фотолитографические процессы позволяют получать необходимую точность геометрических размеров топологических элементов микроплат при высоте

6 мкм ± 5 мкм, а при высоте 4 мкм - ± 3 мкм, шероховатость краев элементов топологии ~1 мкм, минимально воспроизводимый размер элементов ~10 мкм.

- Разработана технология и исследованы свойства резистивных пленок на основе азотированного тантала. Резистивные пленки характеризуются высокой температурной стабильностью (уход номинала не превышает 1% при прогреве 330°С в течение 20 мин), высокой механической прочностью и отсутствием контактных переходных сопротивлений.

По всем технологическим процессам определен допустимый разброс параметров и межоперационные времена хранения, обеспечивающие высокую воспроизводимость свойств полосковых структур.

Коэффициент затухания в микрополосковых плат характеризуется разбросом менее 0,5 дБ и на 8 ГГц составляет величину ~ 8 дБ/м и не меняется под воздействием отжигов до температуры 420°С.

Прочность сварных термокомпрессионных соединений в диапазоне температур +50.- 420°С также не зависит от воздействия отжигов и составляет ~70% прочности на разрыв золотой проволоки в исходном состоянии.

Разработана альтернативная торцевому напылению технология металлизации отверстий, надежность и воспроизводимость параметров которых обеспечивается последовательным послойным усилением металлизации химическим, вакуумным и гальваническим методами.

Разработанная технология гарантирует высокое качество металлизации отверстий в подложках из поликора, сапфира, кварца, ситалла с минимальным размером 0,15 мм. Переходное сопротивление отверстий диаметром более 0,2 мм в подложках толщиной менее 1 мм не превышает 0,05 Ом. Технология исключает применение сварочных и паяных перемычек и расширяет схемотехнические возможности разработчиков ГИС СВЧ.

Проведенные исследования и разработанные технологические процессы обеспечивают снижение трудоемкости сборочных операций, повышают надежность и воспроизводимость параметров, а также открывают новые перспективы применения ГИС СВЧ в радиоэлектронной аппаратуре.

Результаты исследований и разработанных технологических решений нашли свое отражение в руководящем отраслевом стандарте «Модули СВЧ интегральные. Требования к конструированию микрополосковых плат» РД11.0751-90. Требования к конструированию микросборок.

В результате проведенной работы открылась возможность, не ухудшая качества сварных соединений, проводить пайку микроплат на основания, используя припои на основе олова или свинца взамен дорогостоящих припоев на основе золота. При этом полностью исключается такой вид брака, как отслаивание подложек от оснований.

Внедрение результатов диссертационной работы в условиях серийного производства позволило поднять выход годных микроплат с температурой бесфлюсовой сборки более 300°С с 6 до 80%.

В работе получило развитие новое направление в технологии ГИС СВЧ, основанное на замене сварных и паяных соединений, а также ряда выводов навесных элементов на перемычки и тонкопленочные элементы, сформированные с применением методов планарной технологии.

Разработанные технологические процессы изготовления многокаскадных модулей на единой керамической подложке позволяют исключить из конструкции ГИС СВЧ крайне ненадежные межплатные сварные и паяные соединения.

Разработанные технологические процессы формирования внутрисхемных соединений через воздушный зазор и пленку органического диэлектрика позволяют в сравнении со сварными и паяными перемычками повысить надежность соединений и снизить трудоемкость их монтажа более, чем в три раза.

1. Karpel S. Vapour phase soldering a versatile technique. Tin and Uses. 1986. - №150p.14-17.

2. Avremeseu S., Down W.H/ Improved wave soldering. Can. Electron Eng. 1986. Vol. 30, №9, p. 32-33.

3. Патент Японии, № 60-95460,1986.

4. Патент Японии, № 59-212167, 1984.

5. Справочник по пайке / Под ред. И.Е. Петрунина 2-ое изд., перераб. и доп. - М.; Машиностроение; 1984 - 400 с.

6. Самаркин Ю.Д., Сурменко Л.А. Лазерная пайка в производстве изделий электронной техники / Обзор по электронной технике; Сер. 7. Технология, организация производства и оборудование. М.; ЦНИИ «Электроника», 1986. - Вып. 31 (1169). - 68 с.

7. Nowotarski М., Tarrytown D., «Nitrogen Based Fluxless Soldering», / Surfase mount technology /, October, 1990 p.p 50-53.

8. Отмахова Н.Г. Повышение надежности ВЧ и СВЧ микросборок в процессе их производства / Обзор по электронной технике. Сер. 7. Технология, организация производства и оборудование. М.; ЦНИИ «Электроника», 1987. - вып. 7 (1280). - 54 с.

9. Влага в корпусах полупроводниковых приборов и микросхем; Обзоры по электронной технике. Сер. Полупроводниковые приборы / Коваленко А. А., Теверовский А. А., Епифанов Г. И. М. ЦНИИ «Электроника», - 1982. - Вып. 2 (858). - с. 64.

10. Исследование выделения газообразных продуктов из образцов, паяных с флюсами и без флюсов / Отмахова Н. Г., Цыкин А. А., Бейль В. И. и др. // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1985. -Вып 5 (377). - С. 49 - 52.

11. Котельников Д. И., Задорожный Ю. Г., Логинова 3. С. / Ультразвуковая пайка низкотемпературными припоями пьезокерамики ЦТС 19 // Сварочное производство. -1986, с.10 - И.

12. Бейль В. И., Крахмальник Ф. И., Отмахова Н. Г. / Влияние НЧ колебаний на структуру и свойства паяных соединений при низкотемпературной пайке без применения флюсов. // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1982. - Вып. 9 (345). - С. 57-60.

13. Худяков А. Н. Зенин В. В., Тхостов М. X. Пайка экранной поверхности СВЧ - микрополосковых плат на металлические основания // Производственно-технический опыт. ЦНТИ. - 1990. - № 5. - С. 53 - 57.

14. Самаркин Ю. Д., Сурменко Л. А. Лазерная пайка в производстве изделий электронной техники: Обзор по электронной технике: Сер. 7, Технология, организация производства и оборудование. М.: ЦНИИ «Электроника», 1986, вып. 3 (1169). - 68 с.

15. Бесфлюсовая пайка чип-конденсаторов на микрополосковые платы СВЧ устройств / Бейль В. И., Крохмальник Ф. И. Отмахова Н. Г. и др. // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. - 1986.-Вып. 7 (391). - С. 62-65.

16. Laman Zerry. For growing thick and thin hybrid market films battle. // Electronics, 1986- 59, № 27 - p.p 88 - 92.

17. Породников В. П., Эфрос В. Я. Исследование деградационных процессов и отказов с ТТМ СВЧ при воздействии повышенной температуры среды и циклических тепловых нагрузок // Техн. отчет № 90-8628 по теме А-1655 НИР «Эталон 1», НПО «Исток», 1990.

18. Микроэлектронная аппаратура на бескорпусных интегральных микросхемах. / Важе-нин И. Н., Блинов Г. А., Коледов А. А. и др. М.: Радио и связь. - 1985.

19. Породников В. П. Исследование деградационных процессов и отказов в ТТМ СВЧ при воздействии тепловых нагрузок // Научно-техн. отчет № 168-8500 по теме 2750 «Эталон», НПО «Исток», 1989.

20. Баранов И. А. Исследование и разработка методов диагностики качества твердотельных модулей СВЧ с целью повышения производственной и эксплуатационной надежности // Научно-техн. отчет № 296-8322 по теме 7270 «Прогресс-1», НПО «Исток», 1988.

21. Шиханов В. Ф. Исследование бесфлюсовой пайки элементов и узлов СВЧ модулей низкотемпературными припоями в плазме высокочастотного разряда// Техн. отчет по теме 7780 № 40-8076 шифр «Орхон», НПО «Исток», 1988.

22. Рассошинский А. А. Сварка-пайка полупроводниковых кристаллов кремния с металлическими проводниками // Автоматическая сварка 1969. - № 2. - с. 73 - 74.

23. Пятышев В. И., Розов В. В., Филоненко В. А., Янская М. С. Структура и свойства эвтектического золотокремниевого припоя // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. 1970. - Вып. 1 (51). - С. 89 -95.

24. Кукушкин Б. М., Креймерман Г. И., Хозиков B.C., Болгов И. С. Влияние диффузии элементов ковара на свойства золотого припойного покрытия // Электронная техника. Сер. 6. Материалы. 1975. - Вып. 5 (86). - С. 9 - 13.

25. Влияние толщины электролитических сплавов золота и никеля на прочность и надежность внешних выводов, присоединяющихся с применением термокомпрессии // Экспресс-информация «Электроника», 1977. № 42.

26. Richards P.L. Mc Cann W. H. Low temperature diffusion in polycrystalline thin-film gold-nickel couples // Vacuum Science and Technology. 1969 - Y6. № 4. - p. 644 - 677.

27. G.H. Mangin, S. Mc. Clelland. Surfase mount technology IFS (publications) Ltd, uk Springer-Verlag, 1987 p. 267.

28. Дударчик А. И. Ю., Мужиченко О. Г., Урецкая М. А. Влияние металлических примесей в локальных золотых осадках носителей интегральных микросхем на качество термокомпрессионных соединений // Электронная техника. Сер. 7. — 1990. — Вып. 3 (160). — С.9 -11.

29. Reichenecker W. Y. Termal Expantion of the copper Tin Intermetallic compaund Cu6Sn5 "Insulation Cercuits" - 1981 - № 11 p. 109 - 111.

30. Mattox D. M. Thin Solid Films 1972, - v. 18, p. 173 - 186.

31. Holloway P.H. Gold Chromium metalizations for Electronic Devices. "Solid State Technology", 1980 - № 2. 109 - 115.

32. English U.T., Turner P. A. "J. Electron Mater". 1972 - v. 1 - P. 1 - 9.

33. Бушминский О. П., Морозов Г. В. Технология гибридных интегральных схем — М. Высшая школа, 1980. 288 с.

34. Готра 3. Ю., Войтехов А. Н., Хромяк И. Я. Резистивные материалы для низкоомных тонкопленочных резисторов интегральных схем Электронная техника. - 1984. - № 2. - С. 47 - 80.

35. Николаев М. В., Франк Г. А., Достанко А. П. Резисторные микросхемы для информационно-измерительной радиоэлектронной аппаратуры // Измерительная техника. -1984. № 8.-с. 54 -55.

36. Мартюшев К. И. Проблемы резистивного материаловедения / Обзоры по электронной технике: М., 1985 вып. 2. Сер. Радиодетали и радиокомпоненты.

37. Прецизионные тонкопленочные резисторы на основе рения / Васильев Ю. П., Анд-рощук А. Ф., Никитин М. Н. и др. // Электронная техника. Вып. 3, Сер. Материалы. — 1973.

38. Тонкие пленки. Взаимная диффузия и реакции. / Под ред. Дж. Поута, К.Ту. Дж. Мей-ера. М.: Мир, - 1982. - 576 с.

39. Chin An - Chang. Interactions between Au, Cu across a Ni barriers layer. "J. Appl. Phys."- 1986-v. 60 №31.

40. Pitter J., Vrabell W., Masarik W., Sab M. Die Kupbirdifusion in Goldiibertuge bnihokum temperration. // Metalloberlache. 1979. v. 33. № 20. - p. 415 - 419.

41. Pinnel M. K., Bennet J.E. Observation on interdiffusion in planar copper (tin nickel) gold tricouples. // Met. Hans. - 1980. - № 4. p.587 -595.

42. Turn J., Owen. Metallic diffusin barriers for copper. // Electrodes Gold Sistem Plating. -1974. v. 61.-№ 11. p. 1015-1018.

43. Шанк Ф. А. Структуры двойных сплавов M. Металлургия, 1973. - 760 с.

44. Barez A., Turos A., Wielunski L. Ion beam Surfase Zayer Analysis. Eds. O. Meyer, G. Zinker, F. Kappeler. New York. Plenum Press, 1976 p. 407.

45. Munitz A., Kamen T.//Thin Solid Films. 1973.-№37. p. 171.

46. Holloway P., Amos D. E., Nelson G. E. Analysis of grain boundary diffusion in thin films. Journ. Appl. Phys. - 1976. - v. 47. - p. 3769 - 3775.

47. Хансен M., Андерко К. Структуры двойных сплавов Т. I. М.: Гос. научно-техн. изд. по черной и цветной металлургии. - 1962. - 608 с.

48. Pan I. D., Balluff R. W. Diffusion indused grain foundary migration in Au/Cu and Au/Ag thin films // Acta metall. 1982. - v. 30 - № 2 - p. 176.

49. Wagendrigtel A., Schatlosheider P., Bangert H. Diffraction Profiles of Thin Films Diffusion Couples. //Appl. Phys. v. 26. 1981. - p. 247 - 253.

50. Campisano S. U., Foti G., Crasso F., Rimini E. //Thin Solid Films. 1975 vol. 25. - p. 431.

51. Fisher J. C. // J. Appl. Phys. 1951. v. 22. p. 74.

52. Wagendristel A. // Thin Solid Films // 1975 - vol. 28. - p. 337.

53. Heumann J. // J. Nucl. Mater. 1978 - v. 69 - 70, № 1 - 2. p. 567 - 570.

54. Lefakis H., Cain T. F., Ho P. S. Low temperature interdiffusion in Cu/Ni thin films. // Thin Solid Films. 1983-v. 101 -p. 207 -218.

55. К вопросу о параметрах объемной и граничной диффузии в системе медь никель / Криштал М. А., Щербаков JI. Н., Искров А. П., Макарова Н. А. // ФММ. - 1970. - Т. 29, №2.-с. 305-307.

56. Сидоренко С.И. Диффузионное формирование структуры и физические свойства металлических вакуумных конденсатов сложного состава // Автореферат докторской дисс.-КПИ, 1987.-20 с.

57. Яременко Н. Н. Структура, свойства и применение тонкопленочных систем Pt Ni, Mo-Au, Со - Au, Ti, Mo на кремнии // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук - КПИ, Киев. 1988, 16 с.

58. Зайт В. Диффузия в металлах. М.: Иностр. литература. - 1958. - 381 с.

59. Мирский JI. М. Процессы диффузии в сплавах Оборонгиз - 1959. - 122 с.

60. Hedgecock W. Е., Baylis В. К. W. // J. Electrochem. Soc. 1980 - v. 127. - № 5. - p. 1124- 1128.

61. Liegler J. F., Baglin J. E. E., Gangulee A. // Appl. Phys. Lett. 1974. v. 24. p. 36.

62. Gangulee A. // J. Appl. Phys. Suppl. 2 Pt.I - 1974 - p. 621.

63. Barcz A. et al // Ion beam surface layer analysis № 7 - 1976. - p. 407.

64. Swartz W. E., Linn J. H. et al // An X-ray photoelectron spectroscopy study of the diffusion of iron nickel and cobalt through gold Films // Thin Solid Films. 1984 v. 114; № 4 - p. 349 - 356.

65. Belt T. G. et al. The diffusion of platinum and gold in nickel measured by Rutherford back-sattering spectrometry. // Thin Solid Films. 1973. v. 109. - № 1. - p. 1 - 10.

66. Nenadovic T. Contribution of grain boundary diffusion to the edge-to-edge interdiffusion layers of evaporated and sputtered thin films. // Thin Solid Films. 1976. v. 34. - p. 175 -178.

67. Chang C. A. Interactions between Au Cu across a Ni barrier layer // J. Appl. Phys. -1986.-v. 60,№3.-p. 204.

68. Ерусалимчик И. Т., Верников М. А. Влияние свойств гальванических осадков золота на качество микросварных соединений // Электронная техника. Сер. Полупроводниковые приборы. 1978. - Вып. 3. С. 107.

69. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств / Бахарев С.И., Вольман В. И., Либ Ю. М. и др. Под ред. В. И. Вольмана - М.: Радио и связь. -1982.-382 с.

70. Pucel R. A., Masse P. J., Hartwing С. P. Loses in microstrip // IEEE Trans. 1968. - vol. MTT- 16, № 6,№ 12-p. 341 -350; 1064.

71. Аппроксимация затухания в проводниках микрополосковой и ленточной линии передачи // Электронная техника. Сер. 1, Электроника СВЧ. 1980. Вып. 9 (321). - С. 58 -59.

72. Калина В. Г. Расчет ленточной линии передачи. // Электронная техника. Сер. 1, Электроника СВЧ, 1979. - Вып. 2. - С. 45 - 54.

73. Wheller Н. A. Formulas for shin-effect // proc. IRE 1942 - v. 30 - № 9. - p. 412 - 424.

74. Выморков H. В., Климачев И. И., Ковтунов 3. Д., Силин Р. А. Влияние формы проводника полосковой линии на коэффициент затухания // Электронная техника, сер. Электроника СВЧ, 1988. Вып. 4 (408). С. 6 - 9.

75. Яремчук Б. Г., Климачев И. И. и др. Разработка унифицированной технологии изготовления пассивной части ВЧ и СВЧ ГИС. Создание СТП // Техн. отчет № 170 7675, шифр «Сегмент - 7Т — 2», 1986.

76. Климачев И. И. Разработка и совершенствование базовой технологии изготовления микрополосковых плат повышенной сложности для высоконадежных СВЧ модулей, обеспечивающей повышение выхода годных от 40% до 60% // техн. отчет № 157 — 8193 шифр «Ока», 1988.

77. Oxley Т. Н. Review of some microwave integrated circuit components utilizing microstrip techniques. // The Radio and Electronic Engineer. vol. 48, № 1 / 2, - p. 4 - 5.

78. Каултон M. Пленочная технология и СВЧ интегральные схемы. Технология толстых и тонких пленок. Под ред. А. Рейсмана, К. Роуза. М.: - 1972. - С. 130.

79. Климачев И. И., Потапов Н. В. Способ изготовления микросхем. Авт. свидетельство №1228770 (СССР) М. пл. Н 05КЗ/08,1982.

80. Русаков В. Н. Разработка технологии и организация высокопроизводительного участка (мощность 30 тыс. шт. в год) по выпуску НЧ и СВЧ ГИС с целью снижения трудоемкости их изготовления примерно в 1,5.2 раза//Техн. отчет № 155-7080, 1984.

81. Бешевский В. П. Белоус М. В. и др. Электрофизические свойства и фазовый состав тонких пленок тантала, полученных катодным распылением // Физика металлов.1987. Вып. 3.-С. 564-570.

82. Аванесян Р. Р. Резистивные свойства аморфных материалов / Обзор по электронике. М.: ЦНИИ «Электроника». Сер. 5. 1984. - Вып. 6. - 56 с.

83. Фишер Дж. Холл А. Материалы контактов для тонкопленочных резисторов / Сб: Технология толстых и тонких пленок. М.: Мир, 1972. - С. 46.

84. Использование резистивных пленок на основе тантала и его соединений с азотом в технологии ГИС // В. Е. Косенко, А. И. Крикунов, Б. Г. Яремчук // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1989. - Вып. 1 (415). - С. 55 - 57.

85. Byeon S. G., Treng J. Improved Oxide Properties by Anodization of Aluminum Oxide Film with Thim Sputted Aluminum Overlays/ // Journal of the Electrochemical society.1988. vol. 135, - № 10, - p. 2452 - 2458.

86. Патент США № 4930044 Кл. МКИ HOIG4/06, май, 29, 1990.

87. CH'EN P. R., Deeker D. R., Petersen W. C., Gupta A. K. MMIC Linear Amplifiers Design and Fabrication Techniques. // Microwave Journal. 1981 - vol. 24 № 3, - p. 39 - 50.

88. Блинов Г. А., Грушевский A. M. Многоуровневая коммутация функциональных устройств микроэлектронной аппаратуры / Обзоры по электронной технике, серия 10, Микроэлектронные устройства. М.: ЦНИИ «Электроника». — Вып. 1 (697). С. 21 — 22.

89. Lerude D. Gary. Monolithic microwave JCS Move inty production ATJ // Electronics. -1987-vol. 6-p. 89-91.

90. Исмаилов Ф. M., Силин P. А. Анализ устройств на основе многополосковых линий передачи //Техн. отчет № 183-7688, НПО «Исток», 1986.

91. Боков Ю. С., Корсаков В. С. и др. Введение в фотолитографию // Под ред. В. П. Лав-рищева М.: Энергия, 1977. - С. 294 - 295.

92. Fahol A., Worbey W. Methods for the fabrication of air-isolated crossovers, pat. №1393937, Великобритания Кл. МКИ H 05 3/12. published 14 may. 1975.

93. Wisbey P. H. Монтаж полупроводникового прибора. Патент США, кл. 333-34М, № 3857115 опубл. 24.12.74.

94. Аико Хидзаки, Харамаса Хироси, Токуда Киммити, Мацусита Дэнки Санте к.к. Способ сборки микросхем. Пат. 58-4823, Япония, заявка 5.08.75 № 50-95706 опубл. 27.01.83 МКИ Н01 23/52.

95. Sandbank С. P., Mcklown P.S.A. New interconnection techniques for multichip and hybrid integrated circuits. // Proceedings of the IEEE, December, 1964, vol. 11, p. 1655-1657.

96. Темнов A. M. Силин P. А., Михальченков А. Г. Гибридно-монолитные интегральные приборы СВЧ. Конструирование и технология изготовления. М.: ЦНИИ «Электроника», 1987.

97. Крахмальник Ф. Н. Способ изготовления микрошлифов спаев материалов с различной твердостью. // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1982. - Вып. 8. -С. 63.

98. Выморков Н. В., Климачев И. И., Ковтунов А. Д., Силин Р. А. Анализ вклада различных участков сечения проводников микрополосковой линии на величину коэффициента затухания // Электронная техника, сер. Электроника СВЧ, 1987. Вып. 3 (397). С. 40 -46.

99. ВыморковH. В., Климачев И. И., Ковтунова А. Д., Силин Р. А. Влияние формы проводника полосковой линии на коэффициент затухания // Электронная техника, сер. Электроника СВЧ, 1988. Вып. 4 (408).

100. Klimachev I. Optimum microstrip structure for microwave non-flux HIC assembly //European Hybrid microelectronics Conference // Rotterdam, The Netherlands, May 28 -31, 1991.

101. Кондрашенков Ю. А. и др. Унификация технологических процессов очистки подложек, формирование функциональных слоев нанесения полимерных покрытий, используемых в производстве ГИС и микросборка. //Техн. отчет № 128-7633, 1986.

102. Плетюхин А. П., Григорьев А. Н., Селезнева Т. Ф. Состав для химической очистки микрополосковых плат от остатков флюсов и продуктов их взаимодействия с металлами. // Электронная техника. Электроника СВЧ. 1989. - Вып. 4 (418). С. 61 -63.

103. Комов В. А., Шарикова И. С., Ипполитова Л. А. Очистка деталей СВЧ-изделий в гибридном исполнении в азеотропных смесях растворителей // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1987. - Вып. 3 (397). С. 3 -8.

104. Мужиченко О. Г., Колешко В. М., Дударчик А. И. Влияние плазмохимической очистки деталей на качество ультразвуковой микросварки // Автоматическая сварка. — 1983. Вып. 4 (361). С. 52 -54.

105. Свечников С. А., Коеенко В. Е., Климачев И. И. способ изготовления СВЧ микросхем. Заявка 4423089/24-21 (071384). 29 июня 1983. М кл. 9 Н05КЗ/00.

106. Klimachev I. Technology of fabrication of microwave HIC with high reliability metallized holes, 1991 Japan IEMT Symposium, Tokyo, 26 -28 June, 1991

107. Климачев И. И. Разработка унифицированной технологии металлизации отверстий в микрополосковых платах, совместимой с технологией формирования топологии схем. Т. № 6080, шифр «Сегмент 8Т-1» , 1986.

108. Климачев И. И., Коробкин В. А. Способ изготовления ГИС СВЧ диапазона с воздушной изоляцией межсоединений. А. с. № 4493481, 10.10.1988.

109. Исследование и разработка формирования соединительных перемычек в мостах Лан-ге групповыми методами // Климачев И. И., Коробкин В. А. Техн. отчет № 213-8003 по темам №№3550 и 5910.

110. BN5-7339-0481-X, УДК539.216:539.234:621.315.5.

111. Jonson R.W., Davidson J. Z., Jaeger R. C., Kerns D. V., Jr. Hybrid silicon wafer-seale packaging technology. IEEEE Int. Solid state Ciruits Conf. Dig., Feb. 1986 - p. 166 - 167.

112. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 5.11.1996 г. по заявке №05057130/09 (036453). Корпус мощного СВЧ полупроводникового прибора. Климачев И. И., Иовдальский В.А., Цикин А. В., Лапин В. Г., Коробкин В. А.

113. Положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение от 5.11.1996 г. по заявке №05056217/09 (035906). Корпус мощного СВЧ полупроводникового прибора. Климачев И. И., Иовдальский В.А.

114. Коробкин В. А., Климачев И. И. Исследование и разработка групповой технологии монтажа навесных элементов // Техн. отчет № 125-8457 по т. 3280 шифр «Ока», 1988, 32 с.

115. Рыжик Э. И., Садчикова Т. П., Климачев И. И. и др. Разработка двух входных усилительных модулей с коэффициентом усиления 20 и 30 дБ в диапазоне 10,15. 13,6 ГГц с защитными устройствами // Техн. отчет по теме 8240, 1984.

116. Ровенский Г. В., Виноградов В. Г., Климачев И. И. и др. Разработка двух входных усилительных модулей с коэффициентом шума 10 дБ, с коэффициентом усиления 20 и 30 дБ в диапазоне 12. 18 ГГц с защитным устройством // Техн. отчет по теме 8680, 1985.

117. Родионов А. Д., Лисицын А. А., Климачев И. И. и др. Отработка технологии и конструкции приемного СВЧ-модуля «Ода -Ф» применительно к условиям серийного производства. Техн. отчет по теме «Сегмент-ПРМ», 1986.

118. Белуга И. Ш., Хоменко В. М., Чурсин А.Г. О решении двумерных задач электростатики методом интегральных уравнений. Кн.: машинное проектирование устройств и систем СВЧ: Межвуз. сб. трудов МИРЭА. М., 1979 г.

119. Шульга Н. В. Программа расчета характеристик собственных типов волн волноводов с неоднородным слоистым ферродиэлектрическим заполнением // Электронная техника. Сер. 1., Электроника СВЧ. 1981. - Вып.2 (326). - С. 66 - 67.

120. Силин 3. А., Чурзин А. Ф., Шульга Н. В. Программа расчета характеристик собственных типов волн волноводов со слоистым ферродиэлектрическим заполнением // Электронная техника. Сер. 1., Электроника СВЧ. 1979. - Вып.8 . - С. 125 - 127.

121. Ramo S., Winnery I. R., Durez Т. Yan. Fields and wave in communication electronics. — London. Sydney. 1967.