Конструктивные и технологические особенности изготовления МККП.
Многослойные керамические КП. Современная технология изготовления многослойных керамических КП (МККП) позволяет реализовать четыре конструкторско-технологические разновидности МККП: 1) платы, изготавливаемые методами послойного наращивания коммутирующей структуры (подложечные МККП-1); 2) платы, изготавливаемые в виде набора листов керамики, содержащих элементы коммутации (пакетные MKKП-2); 3) МККП, изготавливаемые с применением подложечно – пакетной технологии (т.е. технологий, используемых при получении МККП-1 и МККП-2); 4) платы, в структуру которых, кроме проводников, включены R- , L-, C-элементы (платы со встроенными элементами, еще их называют схемными платами МККП-4).
Изготовление МККП-1. Основанием (подложкой) для МККП-1 служат заготовки, получаемые обычно литьем тестообразной многокомпонентной массы на основе Al2O3 хотя возможно и экструзией, либо прессованием из порошков с последующей прокаткой на валках исходного материала, а затем высокотемпературным обжигом (1000 – 2000 ºС). В качестве исходных материалов нашли применение керамики не только на основе оксида алюминия и бериллия, но и нитрида алюминия, карбида кремния и других перспективных материалов (см. табл. 2.1). Рекомендуется в материал подложки добавлять (например, в виде оксидов) компоненты, аналогичные используемым в составе электропроводящих паст для толстопленочных покрытий (например, стекла на основе Рb, Si, Mg, B, Cr и др.). Это предотвращает отслаивание коммутирующих топологических элементов от подложки при дальнейших (циклически повторяющихся) термообработках.
|
|
|
Формирование проводников в МККП осуществляется методами трафаретной печати с применением проводящих паст. В составе паст используют порошки (с мелкодисперсной структурой и сферической формой частиц) устойчивых к окислению металлов (например Pd/Ag; W; Mo; Ni; Pt; Au/Pt; Ni/Au; W/Mo; и др.), что обеспечивает высокую электропроводность и химическую инертность паст. Серебряно-палладиевые пасты имеют температуру вжигания 850 − 950 ºС, а пасты на основе платины - золота обладают наилучшей адгезией к керамике и минимальной растворимостью в припое, что позволяет создать высоконадежные паянные соединения при высокоплотном (поверхностном) монтаже устройств. Однако, такие пасты требуют применения драгметаллов, поэтому используются при формировании наружных слоев коммутации в МКП либо в изделиях специального назначения. Внутренние слои коммутации обычно получают с применением паст, содержащих Mo или W, либо их смеси, которые лучше других материалов совместимы по ТКЛР с керамикой.
Перспективно использование в качестве проводящих и диэлектрических паст композиций, включающих оксиды металлов
|
|
|
Межслойное переходное соединение имеет вид металлизированного "столбика", внедренного в изолятор и электрически соединяющего проводники, лежащие в двух смежных коммутационных плоскостях. Существенной особенностью МККП-1 является совмещение процессов формирования переходных соединений и нанесения топологического рисунка. Сетчатые трафареты для печати изолирующих слоев содержат закрытые (эмульсией либо фольгой) от попадания пасты участки, которые определяют положение окон для будущих переходных соединений. Изолирующая паста не попадает в эти участки, а при трафаретной печати следующего (за диэлектрическим) слоя проводников осуществляется металлизация этих окон. Промежуточные операции сушки и отжига проводящей пасты фиксируют полученную конструкцию переходов.
Структура МККП-1 может иметь 8 - 10 плоскостей коммутации, хотя чаще всего используют 2 - 6 коммутационных слоев.
Изготовление МККП-2 и МККП-3. Существует много способов реализации МККП-2 и МККП-3, но чаще применяют два из них. Первый, наиболее распространенный, заключается в пакетной сборке отдельных листов керамической ленты одинаковой толщины с полностью сформированной на них коммутации и последующем спрессовывании (замоноличивании) пакета. Второй -предполагает послойное наращивание коммутационной структуры на основание из сырой, необожженной керамики с применением трафаретной печати проводников и изолирующих слоев с промежуточными операциями по их подсушиванию, а замоноличивание осуществляется последовательным напрессовыванием каждой заготовки. Окончательный обжиг проводится для всего пакета.
|
|
|
Достоинствами второго способа являются возможность визуально-оптического контроля качества совмещения топологических рисунков проводящих слоев и отсутствие необходимости пробивки отверстий.
Для формирования проводников в обоих способах используют проводящие пасты, включающие порошки тугоплавких металлов (молибден, вольфрам и др.) и сплавов (никелевых, молибдено-марганцевых и др.). При чередовании проводящих и диэлектрических слоев увеличивается рельеф КП, что ограничивает число слоев коммутации во втором способе получения МККП, в то время как при первом способе изготовления рельефность значительно меньше.
В качестве межслойной изоляции в МККП, изготавливаемых первым способом, используются ленты из сырой керамики на основе оксида алюминия (известны также применения BeO, AlN, SiC) и стеклянной фритты с добавкой органической связки и растворителя. Керамические ленты изготавливают чаще всего литьем керамической массы с последующей прокаткой на валках. Изоляция между слоями коммутации у КП, изготавливаемых вторым способом, осуществляется с применением диэлектрических паст, включающих один из материалов:Al2O3, Be,AlN либо SiC. В качестве основания для наращивания структуры МККП применяется кадр-заготовка, вырубленная из сырой керамической ленты (толщиной порядка 0,5 - 2 мм) или спрессованная из нескольких листов меньшей толщины.
|
|
|
Формирование межслойных переходов при первом способе осуществляется пробивкой сквозных отверстий с последующим заполнением их проводящей пастой (перед созданием проводящих дорожек). Чаще всего отверстия выполняются штамповкой (не исключается также применение электронного либо лазерного луча) с помощью высокоскоростных дыропробивных автоматических станков с программным управлением. Диаметры отверстий, получаемых механическим путем, составляют 0,2 - 0,5 мм (с помощью электронного или лазерного луча получают диаметр отверстия до 50 мкм). Минимальный шаг расположения отверстий определяется толщиной керамического основания платы (т.е. шаг должен быть не менее чем в 1,5 раза больше толщины платы). Заполнение отверстий проводящей пастой осуществляется дважды при повышенном давлении ракеля, а часто и с помощью вакуумной протяжки пасты в отверстия (операции нанесения проводящей пасты и протяжки ее в отверстия обычно разнесены). При втором способе изготовления КП отверстиями служат "окна" в межслойной изоляции, формируемые методами трафаретной печати аналогично МККП-1.
Для МККП-3, структура которых формируется последовательной трафаретной печатью, характерно выполнение только двух последних операций (см. пп. в) и г)), термоуплотнение перед обжигом заменяется обычной сушкой. Вследствие одностороннего наращивания структуры плат данного типа при спекании возможны коробления (керамика при спекании уплотняется, усадка составляет 8 - 20 %, отклонения размеров плат могут достигать 1-2 %. Поэтому процесс спекания должен тщательно контролироваться и быть управляемым.
После спекания наружные проводники оказываются покрытыми налетом или пленкой, поэтому для обеспечения возможности их контроля, присоединения выводов навесных компонентов и создания хорошей проводимости наружные проводники покрывают, например, никелем с последующим облуживанием припоем
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1029; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!