книги / Микроэлектроника толстых пленок

при создании различных элементов схемы. Возможность перемещения в вертикальном направлении связана с не­ обходимостью контроля амплитуды прогиба маски при нанесении пасты. Это расстояние обычно устанавли­ вается с помощью оптических или механических приспо­ соблений. Последние более удобны; широко используется также метод проб и ошибок (с порчей нескольких под­ ложек при каждом совмещении). На фиг. 4.16 приведены

Фиг . 4.16. Дефекты, возникающие при нанесении пленок.

типичные причины дефектов, возникающих в процессе нанесения пасты, и методы их исправления [12]. В табл. 4.4 показано, как влияют технологические параметры про­ цесса нанесения пасты на толщину пленки [12].

При трафаретной печати следует контролировать прогиб маски и вязкость пасты. На фиг. 4.17 показан прибор для измерения величины прогиба [7]. Одновре­ менно этот прибор может быть использован как контро­ лирующий прибор, применяемый в процессе нанесения пленок, и прибор, определяющий момент, когда необхо­ димо заменить маску. На фиг. 4.18 изображен виско-

зиметр для измерения вязкости пасты. Если при испа­ рении растворителя свойства пасты настолько сильно изменяются, что это затрудняет печать, то необходимо добавить растворитель.

В последнее время большое внимание привлек метод контактного нанесения пасты, при котором подложка непосредственно крепится к маске.

Выше отмечалось, что маски, используемые в этом методе, представляют собой вытравленные по опре­ деленному рисунку металлические фольги с очень тон­ кими линиями и хорошей стабильностью размеров. Контактное нанесение через такие маски предста­ вляет большой интерес вследствие возможности нано­ сить очень тонкие линии и очень маленькие площадки, что нельзя сделать при бесконтактной печати и при контактной печати через маски, полученные на сетках. На фиг. 4.19 показаны установка для контактного нанесения

[7]. На фиг. 4.20 показан другой вариант такой же уста­ новки.

Хотя обе установки конструктивно разные, качество нанесения паст в обоих случаях высокое. Согласно лите­ ратурным данным, методом контактного нанесения мож­ но получать резисторы с меньшим разбросом сопроти­ влений, чем при бесконтактном способе. Разброс сопро­ тивлений резисторов, полученных бесконтактным мето­ дом, в лучшем случае равен ±10% . При методе контакт­ ного нанесения через цельнометаллическую маску раз­ брос уменьшается до ±5% . Поэтому контактный метод нанесения, вероятно, найдет широкое применение для нанесения малых областей и повышенной точности.

4.3. Процессы сушки и вжигания

После нанесения пасты на керамическую подложку необходимо некоторое время для ее «усадки». При на­ несении пасты через сетчатую маску по краям наноси­ мых фигур часто остаются следы сетки. Если дать та­ кому напечатанному рисунку выстояться, то из-за рас­ текания рисунок станет более однородным по толщине и указанные периферийные узоры пропадут. Время этой «усадки» определяется экспериментально. Онр за­ висит от типа пасты и изменяется в интервале от 5 до 15 мин. После этой процедуры пленки сушат. Обычно сушка проводится при температурах 100— 150° С на го­ рячих пластинах в печах или под действием инфракрас­ ных ламп. Все эти методы дают хорошие результаты. Процесс сушки проводят для удаления летучих компо­ нентов паст. Время сушки зависит от типа пасты и составляет от 5 до 15 мин. Особый интерес представляет метод инфракрасной сушки. Длина волны инфракрасного излучателя должна быть больше 3 мкм. В этом случае излучение проникает в пленку и равномерно сушит ее. При других методах сушки сначала образуется корка, которая может препятствовать испарению летучих орга­ нических веществ и приводить к вспучиванию пленки, в результате чего после вжигания появляются раковины,

108 Г Л А В А 4

продувается сухим воздухом. Эта продувка осуществляет­ ся либо за счет небольшого наклона печи, либо путем по­ дачи воздуха в муфель под давлением. При применении первого способа необходимо, чтобы в потоке воздуха не оказались бы примеси хлора, очень сильно влияющие на палладиевосеребряные резисторы. Температура в печи измеряется термопарами, расположенными по ее длине, и регулируется кремниевым терморегулятором по­ стоянного тока. Для вжигания резисторов разброс тем­ пературы в печи не должен превышать ± 1 или ± 2° С. Для проводящих элементов, которые очень чувствительны к условиям вжигания, допуск на постоянство темпера­ туры может быть несколько большим. Для создания

впечи неизменных температурных условий в нее

предварительно помещаются контрольные подложки, при помощи которых создается нужный температурный режим. Лишь после этого в печь закладываются схемы. Число зон в печи зависит от вжигаемых материалов. Для вжигания проводников достаточно иметь две ре­ гулируемые зоны, а для вжигания резисторов или ди­ электриков — не меньше четырех.

Особое внимание следует обращать на выбор мате­ риала конвейерной ленты. Обычно используются инко­ нель, нержавеющая сталь и нихром. Механизм подачи конвейерной ленты должен быть хорошо отрегулирован и удобен в обслуживании. Температурный режим в пе­ чи должен поддерживаться неизменным. Контролиро­ вать температурный профиль по поперечному сечению ленты лучше всего с помощью трех термопар, распо­ ложенных в разных участках печи, и записи темпера­ туры на самописце. Важным фактором является не только форма температурного профиля, но и его изме­ нение по поперечному сечению печи. Следует отметить, что какого-либо универсального температурного профи­ ля не существует. Поставщик паст обычно помогает в нахождении профиля для частных видов пасты. Даль­ нейшая оптимизация условий вжигания зависит от же­ лаемых характеристик пленок.

На фиг. 4.22 приведены некоторые типичные темпера­ турные режимы вжигания [12]. Если необходимо вжигать несколько толстопленочных слоев, то последователь-

ность нанесения необходимо выбирать таким образом, чтобы каждое последующее вжигание происходило при более низкой температуре, чем предыдущее. Это умень­ шает возможность взаимодействия слоев и позволяет избежать закорачивания.

Для каждого материала нужен свой режим вжигания. Перед расплавлением стекол необходимо полностью

Фиг. 4.22. Профили распределения температур, применяемые для вжигания.

испарить всю органическую часть. Для избежания рас­ трескивания пленок существуют некоторые ограничения в выборе скорости их охлаждения. Для того чтобы избе­ жать попадания органических выделений в горячую зону, поток воздуха всегда должен быть направлен от выхода печи к ее входу. При выборе скорости потока воздуха необходимо учитывать, что слишком низкая ско­ рость недостаточно быстро выведет органическую часть из печи, в то время как излишне большая скорость по­ тока приведет к турбулентности, которая ухудшит ста­ бильность температурного режима в печи.

Желательно, чтобы последней стадией любой про­ граммы вжигания было вжигание резисторов. Это умень­ шает изменение сопротивления при повторном вжигании. Влияние повторного вжигания на свойства резисторов