книги / Технологическое проектирование микросхем СВЧ

1 и /' - нанесение в вакууме проводящего слоя с одной и двух сторон подложки соответственно; 2 и & - формирование фоторезистивной маски

из позитивного фоторезиста на одной и двух сторонах подложки соответ­ ственно; 3 - травление; 4 ~ гальваническое осаждение; 5 и 5* - формиро­

вание фоторезистивной маски из негативного фоторезиста с одной и двух сторон подложки соответственно; 6 - сверление или прошивка отверстия; 7 и 8 - нанесение резистивного слоя с величиной P Q I н р ц 2 соответ­ ственно; 9 - нанесение диэлектрического слоя; Î 0 - резка подложки; 11 - доводка электросопротивлений резисторов; 1 2 - нанесение проводниковой пасты; 13 - термообработка пасты; Ц и Ц г - нанесение резистивной па­ сты с P Q I и рог соответственно; 15 - нанесение диэлектрической пасты; 1 6 - пайка резистора; 1 7 - пайка конденсатора; 18 и 1 9 - пайка и сварка выводов полупроводниковых приборов соответственно; 20 и 21 - монтаж

полупроводникового кристалла на плату с использованием эвтектическо­ го припоя и электропроводящего клея соответственно; 22 - приварка вы­ вода к кристаллу; 23 и 24 - припайка плат к титановой рамке или “пере­ городке” соответственно; 25 и 25* - установка плат на несущее основание или “перегородки” в корпус соответственно; 26 и 2 7 - припайка ленточ­

ной перемычки к плате и проводнику СВЧ-соединителя соответственно; 28 - проверка на функционирование; 29 - монтаж межплатных перемы­ чек; 3 0 - герметизация основания корпуса и крышки; 31 - сушка и откачка воздуха из изделия; 32 - заполнение инертным газом; 33 - герметизация

штенгеля

в разработке эскизной и рабочей конструкторской документа­ ции, проведении испытаний образцов с целью подтверждения технических требований; они также участвуют в решении тех­ нических вопросов, возникающих в опытном и серийном про­ изводстве.

Инженеры-технологи должны знать основные направле­ ния развития науки и техники в области технологии МЭИ СВЧ, действующие нормативные материалы (Государствен­ ные и отраслевые стандарты) по проектированию (разра­ ботке) технологических процессов, технические требования, предъявляемые к разрабатываемым процессам; методы проек­ тирования, проведения исследовательских и эксперименталь­

ных работ, конструктивные особенности элементов МЭИ СВЧ и изделия в целом, условия эксплуатации МЭИ СВЧ, техноло­ гическое оборудование по направлениям инженерной деятель­ ности; методы расчета материальных и трудовых нормати­ вов; правила и нормы охраны труда, техники безопасности, производственной санитарии и пр.

Вместе с технологами по направлениям технологии: ва­ куумно-напылительные процессы, сборка и монтаж, фотоли­ тографические работы и пр., в НИИ работают также техно­ логи по общим вопросам, выполняющие функции при сопро­ вождении работ на этапе разработки, опытного и серийного производства.

Технологи опытного и серийного заводов практически выполняют однохарактерную работу - разрабатывают рабо­ чую маршрутно-технологическую документацию на конкрет­ ное МЭИ СВЧ, а также ликвидируют технические трудности в опытном (серийном) производстве при освоении технологи­ ческих процессов и изготовлении изделий.

Реализация технологических процессов осуществляется рабочими-операторами. В зависимости от характера и вида выполняемых работ в производстве МЭИ СВЧ операторы под­ разделяются на группы, приведенные в табл. 8.5.

Та б л и ц а 8.5. Характеристика работ, выполняемых операторами различных профессий в производстве

МЭИ СВЧ

ляющих принадлежность операторов к той или иной груп­ пе рабочих, все они разделяются на разряды в зависимо­ сти от уровня их знаний и приобретенных навыков рабо­ ты. Для каждой группы профессий установлен свой диапа­ зон разрядов. Наивысший - 6-й разряд - имеют операторы вакуумно-напылительных процессов, прецизионной фотолито­ графии, сварщики микросхем и др. Как правило, на этих про­ фессиях разряд начинается со 2-го или 3-го.

Среди вспомогательных профессий работников, участву­ ющих в производстве МЭИ СВЧ, можно отметить следующие: заготовщик химических полуфабрикатов, маркировщик изде­ лий, приготовитель растворов и др.

С целью оперативного устранения неисправностей в ра­ боте оборудования, осуществления профилактического мелко­ го или капитального ремонта следует иметь самостоятель­ ное подразделение наладчиков-ремонтников технологическо­ го оборудования. Это подразделение целесообразно иметь в структуре производственного цеха.

8.6. Производственные и технологические среды

Технологические процессы изготовления МЭИ СВЧ должны выполняться в условиях, исключающих нежелатель­ ное воздействие факторов: влаги, пыли, перепада температу­ ры, статического электричества и пр. Поддержание параме­ тров воздушной среды в определенных пределах и сведение к минимуму нежелательное воздействие: влаги, пыли, статиче­ ского электричества обеспечивается выполнением требований электронно-вакуумной гигиены. Применяемые технологиче­ ские среды, такие, как вода и газы, используемые в техноло­ гических процессах изготовления МЭИ СВЧ, также должны быть определенным образом приготовлены и транспортирова­ ны без изменения их химической чистоты, состава и внесе­ ния загрязнений. Все это требует применения специальных мер при их изготовлении, транспортировке, по обеспечению определенных условий в производственных помещениях, пра­ вил поведения операторов технологических процессов и обслу­ живающего персонала.

К мерам, обеспечивающим и гарантирующим изготовле­ ние элементов и МЭИ СВЧ требуемого качества, относятся:

-поддержание определенных параметров воздушной сре­ ды в производственных помещениях;

-обесценение определенной направленности н скорости локальных воздушных потоков при выполнении некоторых технологических операций;

-обеспечение химической чистоты вспомогательных тех­ нологических сред и материалов (воды, газов);

-обеспечение средствами для защиты полупроводнико­ вых приборов от статического электричества.

В пом ещ ениях, в которых выполняются производствен­ ные операции изготовления МЭИ СВЧ, должны поддержи­ ваться определенные параметры воздушной среды: чистота, влажность и температура.

Помещения в зависимости от запыленности воздуха рас­ пределяются на классы. Их характеристика приведена в табл. 8.6.

Основные параметры воздушной среды в производствен­ ных помещениях приведены в табл. 8.7.

Та б л и ц а 8.6. Требования к чистоте воздуха при выполнении технологических операции

Т а б л и ц а 8.7. Требования к параметрам воздушной среды в производственных помещениях

* Числитель этого выражения - значение параметра зимой, зна­ менатель - летом.

Помимо обеспечения направления и скорости общих воз­ душных потоков в производственных помещениях необходимо

внекоторых случаях обеспечить определенное направление ло­ кальных воздушных потоков: подачи чистого воздуха или га­ за и удаления летучих продуктов, выделяющихся в процессе выполнения технологических операций.

Особое значение имеют газовые потоки в производстве толстопленочных резисторов на операции вжигания паст.

Для реализации процесса вжигания паст в конвейерной печи, обеспечивающей высокое качество толстопленочных ре­ зисторов, необходимо выполнить следующие требования:

-предотвратить попадание паров выделяющихся веществ

впроцессе нагрева паст;

-полностью удалить органические вещества из пасты;

-предотвратить попадание окислительной атмосферы в пасту при ее высокотемпературной обработке.

Для обеспечения требуемой чистоты в помещениях пре­ дусматривают герметизацию строительных конструкций, по­ дачу очищенного воздуха, создание избыточного давления не

менее 10 Па, специальную отделку помещений и пр. В зави­ симости от необходимости обеспечения требуемого класса чи­ стоты степень реализации перечисленных мероприятий раз­ лична. Кроме того, для уменьшения запыленности предусма­ тривают выполнение различных санитарно-гигиенических и организационных требований: прохождение медицинских про­ верок на потоотделение рук, наличие кожных заболеваний, мытье рук перед началом работы с сушкой их электрополо­ тенцем, переодевание в технологическую обувь и одежду, про­ изводство влажной уборки рабочего места, работу в напальч­ никах и перчатках и др.

Техническая документация и шариковые ручки должны проходить очистку воздухом; документация должна выпол­ няться на безворсовом материале и храниться - в полиэти­ леновых пакетах.

П роизводственная вода применяется для удаления с поверхности деталей нежировых загрязнений, приготовления растворов, мойки технологического оснащения и тары и др. В производстве МЭИ СВЧ она используется двух видов: ди­ стиллированная и деионизованная (марок А, Б и В).

Дистиллированная вода должна иметь следующие харак­ теристики:

не более 0,5 мг/дм 3; хлоридов не более 0,02 мг/дм3; алюминия не более 0,05 м г/дм 3; железа не более 0,05 мг/дм3; кальция не более 0,8 м г/дм 3; меди не более 0,02 мг/дм3; свинца не более 0,05 м г/дм 3; цинка не более 0,2мг/дм3.

Дистиллированную воду используют для предваритель­ ной отмывки подложек, испарителей и пр.

Деионизованная вода представляет собой дистиллирован­ ную воду, очищенную от солей кальция, магния, железа, меди и др. В производстве МЭИ СВЧ применяют деионизованную воду трех типов (по степени чистоты); ее технические харак­ теристики приведены в табл. 8.8.

Т а б л и ц а 8.8. Технические характеристики деионизованной воды

Деионизованную воду марки А применяют для промывки наиболее ответственных элементов МЭИ СВЧ - подложек пе­ ред вакуумным напылением и плат после всех операций фото­ литографической обработки и приготовления растворов, при­ меняемых на основных операциях (селективное травление ме­ таллических пленок, проявление фоторезиста и пр).

Деионизованную воду марок Б и В применяют на менее ответственных операциях промывки оборудования, оснастки, тары и приготовления вспомогательных растворов, для тра­ вления испарителей, оснастки от осажденного металла и пр.

Для получения деионизованной воды используют ряд ме­ тодов: мембранный, коагуляции, сорбции и ионного обмена и др.

Т ехнологические газы , применяемые в производстве МЭИ СВЧ, выполняют роль технологической среды, в кото­ рой осуществляют процессы (азот, аргон, кислород, водород, смеси газов), индикатора, используемого для контроля герме­ тичности (гелий или смесь гелия и аргона) и защитной сре­ ды, предотвращающей окислительные процессы, происходя­ щие внутри корпуса МЭИ СВЧ (азот, аргон, смеси газов).

По характеру химических взаимодействий технологиче­ ские газы выполняют функции восстановителя (водород, смесь

азота с водородом), окислителя (кислород, смесь азота или ар­ гона с кислородом) или интенсификатора процесса, например распыления (аргон).

Газы необходимо очищать от примесей и подвергать суш­ ке. Для очистки газов от частиц пыли применяют филь­ тры (электростатические, газовые и воздушные, аэрозольные сверхчистой очистки и др.). Основные характеристики газов и области их применения приведены в табл. 8.9.

С р ед ств а за щ и ты о т статического эл ек тр и ч ества обеспечивают нормальные условия хранения и монтажа бескорпусных полупроводниковых приборов. Требования по за­ щите от статического электричества являются составной ча­ стью общих требований, обеспечивающих нормальные усло­ вия производства МЭИ СВЧ.

К факторам, способствующим возникновению статиче­ ского электричества, относятся:

-электризуемость одежды (специальной и личной) про­ изводственного персонала;

-электризуемость обуви, покрытий полов;

-покрытия рабочих столов, материал тары для хранения

итранспортировки плат с установленными бескорпусными по­ лупроводниковыми приборами;

-низкая (менее 45 %) относительная влажность в произ­ водственных помещениях.

Защ ита полупроводниковых бескорпусных приборов от статического электричества производится в двух направлени­ ях:

-исключением или уменьшением воздействия факторов, приводящих к возникновению статического электричества;

-созданием средств, обеспечивающих “стекание” накоп­ ленного статического заряда.

Средствами, способствующими уменьшению накопления статического электричества, являются: подбор соответствую­ щей одежды и обуви персонала, выполняющего технологиче­ ские операции с бескорпусными полупроводниковыми прибо­ рами, а также подбор материалов, с которыми соприкасается