СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ЧИП РЕЗИСТИВНОГО ВЫСОКОЧАСТОТНОГО АТТЕНЮАТОРА
METHOD OF MANUFACTURING THIN FILM CHIP OF RESISTANT HIGH-FREQUENCY ATTENUATOR

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при изготовлении тонкопленочных чип резистивных высокочастотных (ВЧ) аттенюаторов.
Известен способ изготовления тонкопленочных чип резисторов [1], заключающийся в напылении на керамическую подложку резистивного слоя, формирования методами фотолитографии конфигурации резистивного слоя, напылении и формировании контактных площадок, проведении операций подгонки в заданный номинал тонкопленочного резистора, нанесении защитного слоя, проведении операций облуживания контактных площадок и резки подложки на отдельные чип резисторы. Недостатком этого способа изготовления является то, что чип резистор имеет контактные площадки на стороне напыленного резистивного слоя, что предполагает его монтаж на печатную плату лицевой стороной. Так как на лицевой стороне нанесен резистивный слой, то нельзя его крепить на контактную поверхность печатной платы для лучшего теплоотвода с целью увеличения потребляемой мощности.
Известен аттенюатор с пленочными резисторами [2], включавший тонкопленочные резисторы, соединенные между собой с образованием Т-образной конструкции, размещенные на керамической плате и теплоотводящем корпусе. Контактные площадки резисторов выведены на края платы, покрыты припоем и соединяются с другими платами при помощи проволочных или ленточных выводов. Тыльная сторона платы металлизируется, покрывается припоем и припаивается к теплоотводящему корпусу. Способ изготовления такого тонкопленочного ВЧ резистивного аттенюатора заключается в формировании на лицевой стороне подложки резистивного слоя путем напыления с последующей фотолитографией, формировании планарных контактных площадок, нанесении припоя на контактные площадки.
Недостатком такого аттенюатора и способа его изготовления является то, что он не может быть использован в качестве законченного самостоятельного чип резистивного ВЧ аттенюатора, а используется в составе цепочки из нескольких ячеек. Другим недостатком такого способа изготовления является то, что общий вывод Т-образной схемы аттенюатора соединяется с теплоотводящим корпусом при помощи проволочных или ленточных выводов, что может привести к отрыву контактных площадок при работе в жестких температурных условиях.
Известен способ изготовления прецизионных чип резисторов по гибридной технологии, который может быть использован для изготовления тонкопленочного чип резистивного ВЧ аттенюатора [3]. Способ заключается в формировании на изоляционной подложке на тыльной стороне контактных толстопленочных площадок, на лицевой стороне формирование методами напыления и последующей фотолитографии тонкопленочного резистивного слоя, методами толстопленочной технологии формирование к резистивному слою контактных площадок и защитного слоя, после чего подложку разделяют на ряды (полосы) и методом вакуумной (тонкопленочной) технологии на торцы рядов напыляют металлический слой сплава никеля с хромом, соединяя между собой электрически электродные контакты с лицевой и тыльной сторон подложки, ломают ряды на чипы, гальваническим методом наносят поверх электродов - торцевого, на лицевой и тыльной сторонах - слой никеля, а поверх слоя никеля наносят слой припоя.
Недостатками способа изготовления являются следующие.
1. Использование разнородных технологий при изготовлении, таких как толстопленочной технологии с нанесением контактных площадок и защитного слоя путем вжигания соответствующих паст и тонкопленочной технологии с формированием резистивного слоя методами напыления и фотолитографии, усложняет изготовление ВЧ аттенюаторов.
2. При соединении контактных площадок на лицевой и тыльной сторонах подложки используется нанесение металлизации на торцы подложки вакуумным напылением. При вакуумном напылении толщина металлизации на вертикальной поверхности торцов на порядок меньше толщины металлизации на горизонтальной поверхности подложки, что требует гальванического нанесения никеля для упрочнения толщины напыленного слоя, тем самым увеличивается трудоемкость изготовления чип ВЧ аттенюатора.
За прототип выбран способ изготовления чип резисторов, который может быть использован для изготовления тонкопленочного чип резистивного ВЧ аттенюатора [4]. Способ включает формирование на лицевой стороне подложки резистивного слоя путем напыления с последующей фотолитографией, подгонку, формирование защитного слоя, разделение подложки на полосы, формирование торцевых контактов по тонкопленочной технологии, нанесение припоя, разделение полос на чипы, причем планарные контакты на тыльной стороне подложки формируются одновременно с торцевыми контактами. Термоэлектротренировка, подгонка и формирование защитного слоя проводится после разделения на чипы. Недостатками способа изготовления являются:
1. При соединении контактных площадок на лицевой и тыльной сторонах подложки используется нанесение на торцы металлизации вакуумным напылением. При вакуумном напылении толщина металлизации на вертикальной поверхности торцов на порядок меньше толщины металлизации на горизонтальной поверхности подложки, что требует увеличения времени напыления пленок, тем самым увеличивается трудоемкость изготовления резистивного чип ВЧ аттенюатора.
2. Термоэлектротренировка и формирование защитного слоя проводится на отдельных чипах, а не на подложке, что также увеличивает трудоемкость изготовления резистивного чип ВЧ аттенюатора.
Задача изобретения - снижение времени напыления пленок и трудоемкости процесса.
Поставленная задача достигается тем, что в способе, включающем формирование на лицевой стороне подложки резистивного слоя путем напыления с последующей фотолитографией, подгонку сопротивления резисторов в заданный номинал, формирование защитного слоя, напыление металлизации на тыльную сторону подложки, разделение подложки на полосы, формирование торцевых контактов по тонкопленочной технологии, нанесение припоя, разделение полос на чипы, согласно изобретению формирование торцевых контактов по тонкопленочной технологии проводится путем напыления контактного материала (например ванадий-медь-никель) на тыльную сторону чипа и торец чипа, причем тыльная сторона чипа в месте соединения с торцом чипа располагается к потоку напыляемого материала под углом меньшим 90° (оптимальный угол 60-75°). После чего производится напыление контактного материала на лицевую сторону чипа (в местах контактных площадок резисторов) и торец чипа, причем лицевая сторона чипа в месте соединения с торцом чипа располагается к потоку напыляемого материала под углом меньшим 90° (оптимальный угол 60-75°). После чего на контактные площадки осаждается припой, например, методом горячего лужения.
По сравнению с прототипом трудоемкость изготовления чип резистивного ВЧ по предложенному способу изготовления ниже, так как для получения требуемой толщины (например в 1 мкм) контактного материала на торце чипа требуется меньше времени вследствие того, что чип в процессе напыления в вакууме располагается под углом к потоку газа 60-75°. При этом толщина напыляемой пленки контактного материла в 3-5 раз превышает толщину пленки при напылении на торец чипа, располагаемого перпендикулярно к потоку напыляемого контактного материала.
Сущность предложенного способа изготовления показана на фиг. 1, 2, 3.
На фиг. 1 приведена схема электрическая принципиальная Т-образная тонкопленочного резистивного чип ВЧ аттенюатора. Здесь 1; 2; 3 - контакты, R1; R2; R3 - пленочные резисторы.
На фиг. 2 приведена конструкция тонкопленочного резистивного чип ВЧ аттенюатора. Здесь а) вид аттенюатора на лицевую сторону, б) вид сбоку. 1, 2, 3 - контактные площадки, 4 - лицевая сторона чипа (резисторы R1; R2; R3), 5 - плата, 6 - металлизированный торец, 7 - металлизированная тыльная сторона чипа.
На фиг. 3 показан способ изготовления тонкопленочного резистивного чип ВЧ аттенюатора. Здесь а) - напыление металлизации на торец платы чипа, б) - напыление металлизации на лицевую сторону платы чипа. Здесь 9 - поток напыляемого металла, 10 - маска, α - угол напыления металла, 1(2), 3 - контактные площадки на лицевой стороне 4 резистивного чип ВЧ аттенюатора, 5 - плата чипа, 6 - металлизация торца платы чипа потоком 9 напыляемого металла в вакууме под углом α через маску 10. Маска 10 обеспечивает попадание металла на требуемые участки платы чипа - на торец, кантатную площадку на лицевой стороне и металлизированную тыльную сторону платы чипа.
Результаты экспериментов показали, что угол α=60-75° является оптимальным, так как при этом обеспечивается достаточно толстое покрытие металлизации на торце платы тонкопленочного резистивного чип ВЧ аттенюатора, достигаемого за счет двукратного напыления металлизации. При этом электрическое сопротивление между контактной площадкой 3 (см. фиг. 2) и металлизированной тыльной стороной платы чипа 7 минимально и составляет сотые доли Ом.
Источники информации
1. Тонкопленочный ВЧ-аттенюатор на основе нитрида алюминия. / И.А. Корж, А.Н. Кузнецов / Техника радиосвязи, 2016, вып.2(29), с. 85-91.
2. Полезная модель RU 0127. Аттенюатор с пленочными резисторами.
3. Патент РФ №2402088. Способ изготовления прецизионных чип-резисторов по гибридной технологии. Опубл. 20.10.2010 г.
4. Патент РФ №2552630. Способ изготовления чип-резисторов.