Diriga il substrato metallizzato del rame placcato e la sua applicazione sui circuiti di a microonde

                     Diriga il substrato metallizzato del rame placcato e la sua applicazione sui circuiti di a microonde

Una tecnica placcata diretta del substrato metallizzata (DPC) del rame è introdotta e caratterizzata in questo articolo. Il substrato metallizzato DPC proposto fornisce i vantaggi principali di gestione termica eccellente e delle caratteristiche ad alta frequenza, dovuto la t…

Il processo diretto di (DPC) del rame placcato sul substrato ceramico metallizzato originalmente è stato creato per sostituire il processo di rame legato diretto di (DBC) a causa del suo migliore elettrico, termico e performance.1 meccanico confrontato a DBC, DPC fornisce una forza schiava molto forte fra il substrato di Al2O3/AlN ed il metallo di rame, dovuto l'uso di un film sottile legare il DPC layer.2 inoltre ha una buona abilità nel controllo di spessore per lo strato di rame, da molto leggermente a molto densamente. Per progettazione fine del passo, una linea la larghezza minima/gioco del conduttore di 3 mil può essere ottenuta facilmente e via i fori è riempita di rame per le buone caratteristiche elettriche e termiche. Usando il substrato proposto del DPC, la prestazione superiore può essere ottenuta ha confrontato ad altre tecnologie in termini di sue caratteristiche ed applicazioni, che comprende l'alta densità del circuito, caratteristiche ad alta frequenza eccezionali, la prestazione termica eccellente del trasferimento di calore e della gestione, solderability eccezionale e caratteristiche dell'assemblea di cavo-legame. Questi substrati del DPC possono quindi essere ampiamente usati per le componenti ad alta frequenza che richiedono l'alto potere e l'alto calore.

In questo articolo, il montaggio del DPC brevemente è descritto con un diagramma di flusso trattato, per presentare vari attributi chiave di questo processo. Una caratterizzazione elettrica semplice per il substrato del DPC poi è utilizzata per estrarre la costante dielettrica ed il fattore di dissipazione ad alta frequenza. Per concludere, i 10 gigahertz, linea parallelo-accoppiata filtro passa-banda sono destinati per convalidare i parametri dielettrici estratti e la prestazione ad alta frequenza eccellente di un substrato metallizzato DPC.

Diriga il processo del rame placcato
L'intero processo del DPC comprende basicamente i punti visualizzati nella figura 1, che comprendono la definizione dei fori nel substrato ceramico, farfugliante un film di rame sul substrato ceramico, formante un film asciutto sul film di rame, formante uno schema circuitale con l'esposizione e lo sviluppo, cavi del rame di placcatura, rimuovere il film asciutto ed incidendo il metallo copper.3 del seme i processi dettagliati sono stati descritti da S.P. Ru, ⁴ con le spiegazioni più teoriche ed i disegni.

Figura 1 diagramma di flusso trattato del DPC.

Con il diagramma di flusso indicato, il processo del DPC è iniziato definendo i fori sul substrato ceramico nudo con un laser. Questi fori possono essere usati come via i fori da comunicare fra entrambi i lati del substrato ceramico se è necessario per una certa disposizione progettata specifica. Poi un film di rame, usato come strato del metallo del seme, è farfugliato dai lati opposti del substrato ceramico in moda da coprirlo di strato di rame. Dal materiale illustrativo che descrive lo schema circuitale, un photomask è fatto facendo uso della tecnologia convenzionale del photomask. Il photomask piano è posizionato ed aderisce al film asciutto sul substrato ceramico, che è inviato in una camera d'esposizione.

Dopo avere creato un vuoto nella camera d'esposizione, i raggi ultravioletti irradiano il film asciutto attraverso il photomask, che è polimerizzato tramite la radiazione ultravioletta. Il film asciutto, che non è irradiato dai raggi ultravioletti, non reagisce e non tiene la sua composizione chimica. Il processo di sviluppo incide la parte polimerizzata del film asciutto da pulizia chimica o da pulizia fisica. In questo modo, alcune parti del film di rame sono esposte dal film asciutto; quelle parti del film di rame formeranno lo schema circuitale richiesto secondo il materiale illustrativo del circuito, per produrre le aree di rame richieste di un circuito sul substrato ceramico. Quindi, la disposizione di circuito può essere stampata sul film asciutto.

Il rame poi è depositato per riempire le parti esposte del film asciutto sul substrato ceramico, di spessore del conduttore e di larghezza adatti, da una tecnologia di placcatura per formare il circuito di rame. Tramite i processi di cui sopra, l'area metallizzata del circuito ha caratteristiche snelle, piane e regolari e la dissipazione di calore è buona. Poi il nichel e l'oro sono depositati sulla superficie superiore del rame. Il film del nichel impedisce gli atomi dei cavi di rame che si diffondono nel film dell'oro. Il film dell'oro evita l'ossidazione della superficie del conduttore e migliora l'adesione per i cavi di legame dell'oro. Una resistenza ottica è formata sulla superficie superiore del rame. Il film asciutto restante sul substrato ceramico poi è rimosso. Dopo la spogliatura del film asciutto, il circuito di rame è protetto dai film dell'oro e del nichel. Il processo di rame di staccamento del film incide il film di rame protettivo dall'ottico resiste a.

dovuto i processi descritti ed i materiali utilizzati, vari gli attributi chiave del processo del DPC possono essere riassunti come qui sotto:

· Prestazione termica superiore

· Linee basse del conduttore di resistenza elettrica

· Stalla fino alla temperatura > a 340°C

· Posizione accurata della caratteristica, compatibile con l'assemblea di formato automatizzato e ampio

· Risoluzione della linea sottile concedendo alta densità dei dispositivi e dei circuiti

· Affidabilità provata

· Costruzione ceramica meccanicamente irregolare

· Basso costo, soluzione ceramica di rendimento elevato

Le applicazioni del substrato metallizzato DPC possono essere selezionate su alto-luminosità il LED (HBLED), sui substrati per le cellule solari del concentratore, sull'imballaggio a semiconduttore di potere e sul controllo motorio automobilistico. Inoltre, i substrati del DPC con la prestazione elettrica eccellente possono essere considerati per le componenti di RF/microwave, che richiedono molto con poche perdite.

Estrazione elettrica delle proprietà

Per utilizzare i substrati del DPC per le applicazioni di RF/microwave, le proprietà dielettriche devono essere estratte. La caratterizzazione dielettrica è un'edizione molto importante per le progettazioni di imballaggio elettroniche poiché il comportamento elettrico notevolmente è influenzato dalla costante dielettrica e dalla perdita dielettrica alle alte frequenze.

La figura 2 microstriscia del DPC parallelo-ha accoppiato i risuonatori con i collegamenti distinti dell'uscita: (a) PCMR1 e (b) PCMR4.

Ci sono numerosi metodi riferiti nel literature.5-8 che pubblicato molti di questi metodi hanno uno o parecchie limitazioni, quale strumentazione costosa e complicata, difficile--fabbricano i dispositivi, le proprietà dielettriche misurate soltanto valide per una frequenza particolare, la ripetibilità difficile e l'incapacità di ottenere sia la costante dielettrica che la perdita dielettrica. Tuttavia, in questo articolo, un approccio semplice è usato per ottenere i fattori dielettrici accurati per ulteriori progettazione e simulazione del substrato.

Holzman ha usato un modello elaborato dal calcolatore del risuonatore per estrarre il dielettrico data.9 una volta che il circuito è modellato esattamente con un simulatore di (CAD) di progettazione assistita da elaboratore, le proprietà dielettriche del substrato può essere determinato paragonando le previsioni dal simulatore alle caratteristiche misurate. Questo approccio empirico/analitico è stato dimostrato da una serie di ricercatori nel campo di microonda.

Figura risultati misurati e simulati di 3 per la microstriscia parallelo-ha accoppiato i risuonatori: (a) PCMR1 e (b) PCMR4.

Di conseguenza, per estrarre i dati dielettrici ad alta frequenza per il substrato del DPC, due hanno modificato i risuonatori parallelo-accoppiati microstriscia con gli zeri distinti sopra una vasta larghezza di banda sono stati fabbricati. Figura 2 mostra le foto dei risuonatori parallelo-accoppiati (PCMR) della microstriscia. Il PCMR1 indicato colpisce gli zeri della trasmissione con più profondità alle frequenze più basse; PCMR4 genera gli zeri della trasmissione con profondità più profonda alle più alte frequenze. I due risuonatori hanno la stessa struttura del accoppiare-line con una linea una distanza di 570 mil e un gioco di 12 mil, ma di fronte ai collegamenti dell'uscita. Dalle misure dei due PCMRs, questi zeri sono sufficienti per interpolare i valori dielettrici corretti con buona accuratezza nell'ambito di una risposta in frequenza a banda larga. Tuttavia, la prima trasmissione zero per PCMR1 e PCMR4 sono a 5,2 e 4,2 gigahertz, rispettivamente e ripetendosi approssimativamente ad ogni frequenza di risonanza sopra la banda. Per fare una simulazione preliminare dei risuonatori, una costante dielettrica di 9,5 e una perdita dielettrica di 0,004 sono state presupposte per il substrato del DPC nella simulazione di slancio di ADS.

La messa a punto di prova ha consistito di un analizzatore di rete di Agilent E8364A, di un dispositivo universale della prova di Anritsu con due porte d'ingresso coassiali del K-connettore e di un substrato metallizzato DPC di appoggio piano di massa con i risuonatori della microstriscia. Inoltre, una calibratura di TRL è adottata usando i corredi di calibratura fabbricati DPC per calibrare allo stesso piano di riferimento del PCMRs. I confronti fra le perdite di inserzione simulate e misurate per PCMR1 e PCMR4 sono indicati nella figura 3.

Figura risultati misurati e simulati di 4 per la microstriscia parallelo-ha accoppiato il risuonatore.

Dalle misure, è ovvio che i valori dielettrici presupposti sono per sbaglio, con l'errore che aumenta alle più alte frequenze. Per estrarre la costante dielettrica corretta e la perdita dielettrica, questi valori sono regolati nello slancio di ADS per abbinare la risposta in frequenza fino alle partite zero prevedute lo zero misurato. Figura 4 mostra i risultati misura per due PCMRs fino a 14 gigahertz, dopo la regolazione dei parametri dielettrici. In questo caso, l'aumento in questi due parametri del substrato del DPC è 9,5 - 9,75 per la costante dielettrica e 0,0004 - 0,002 per la perdita dielettrica, rispettivamente. Questi valori sono più accurati dei dati presupposti alle più alte frequenze e possono essere ampiamente usati per progettazione e simulazione del substrato.

La figura 5 fotografia dei 10 gigahertz parallelo-ha accoppiato la linea filtro facendo uso della tecnologia del DPC.

PROGETTAZIONE DI CIRCUITO DI A MICROONDE

Per convalidare l'accuratezza dei dati dielettrici estratti, un filtro da a microonde fabbricato su un substrato del DPC è stato dimostrato. Questo BPF, facendo uso di una linea struttura parallelo-accoppiata, ha una frequenza concentrare di 10 gigahertz, di una larghezza di banda di 15 per cento, di 0,1 risposte dell'uguale-ondulazione di dB e di topologia di terz'ordine ed è indicato nella figura 5. Il BPF è stato progettato ed ottimizzato stato con slancio di ADS facendo uso della costante dielettrica estratta e della perdita dielettrica. I corredi di calibratura di TRL inoltre sono stati fabbricati sui substrati del DPC per coprire la gamma di frequenza da 4 a 14 gigahertz.

Con queste norme della prova, le transizioni della coassiale--microstriscia di Anritsu del dispositivo della prova e la microstriscia allinea all'input ed i porti di uscita del filtro possono de-essere incastonati. La perdita e l'attenuazione di riflessione di inserzione misurate sono indicate nella figura 6. basata su questi risultati sperimentali, una buona previsione della risposta del filtro è raggiunta utilizzando i valori dielettrici estratti nel simulatore di EM. La perdita di inserzione misurata del BPF è soltanto 0,5 dB a 10 gigahertz. Ha dimostrato chiaramente che il processo del DPC, fabbricato con un conduttore ceramico del rame e del substrato, fornisce la prestazione con poche perdite eccellente alle alte frequenze ed offre la capacità eccellente di essere utilizzato nei dispositivi dell'imballaggio e di a microonde di rf.

Figura caratteristiche misurate e simulate di 6 del DPC di 10 gigahertz parallelo-ha accoppiato la linea filtro.

Conclusione
Questo articolo presenta un substrato metallizzato DPC compreso il flusso trattato, l'estrazione elettrica delle proprietà e una progettazione di circuito di a microonde. A causa dell'uso del substrato ceramico e del conduttore di rame metallizzato, il substrato del DPC raggiunge le buone caratteristiche elettriche ad alta frequenza. Nel frattempo, un metodo semplice dell'estrazione per ottenere la costante dielettrica e la perdita dielettrica per il substrato del DPC è stato proposto e una linea parallelo-accoppiata 10 gigahertz BPF con 0,5 perdite di inserzione di dB è stata sviluppata per ulteriore verifica. Questo articolo dimostra chiaramente che il substrato metallizzato DPC è abbastanza adatto a progettazione di pacchetto di microonda e di rf, con la sua prestazione con poche perdite eccellente.

Riferimenti

1. M. Entezarian e R.A.L. Ha disegnato, «legame diretto del rame al nitruro di alluminio,» MaterialsScience e ingegneria, A-212, luglio 1996, pp. 206-212.

2. J. Schulz-Duro, «vantaggi e novità Direct ha preannunciato i substrati di rame,» l'affidabilità della microelettronica, volume 43, no. 3, 2003, pp. 359-365.

3. «Tecnologia DPC-diretta del film sottile del rame placcato,» tenaglie Hsing, www.ready-sourcing.com/sourcing-news/electronic/dpc.html.

4. S.P. Ru, «metodo per l'eliminazione dei vuoti in un substrato ceramico,» brevetto degli Stati Uniti, Stati Uniti 6.800.211 B2, ottobre 2004.

5. M.K. Das, S.M. Voda e D.M. Pozar, «due metodi per la misura della costante dielettrica del substrato,» le transazioni di IEEE sulla teoria di microonda e le tecniche, volume 35, no. 7, luglio 1987, pp. 636-642.

6. S.H. Chang, H. Kuan, H.W. Wu, R.Y. Yang e M.H. Weng, «la determinazione della costante dielettrica di microonda da una linea metodo di due microstrisce si sono combinati con simulazione di EM, «microonda e lettere ottiche della tecnologia, volume 48, no. 11, novembre 2006, pp. 2199-2121.

7. H. Yue, misura di tangente di K.L. Virga e di J.L. principe, «di costante dielettrica e di perdita facendo uso di un dispositivo di Stripline,» delle transazioni di IEEE su tecnologia delle componenti, di imballaggio e di fabbricazione, parte B, Volume 21, no. 4, novembre 1998, pp. 441-446.

8. P.A. Bernard e J.M. Gautray, «misura della costante dielettrica facendo uso di un risuonatore dell'anello della microstriscia,» delle transazioni di IEEE sulla teoria di microonda e delle tecniche, volume 39, no. 3, marzo 1991, pp. 592-595.

9. E.L. Holzman, «misura a larga banda della costante dielettrica di un substrato FR4 facendo uso di un risuonatore Parallelo-accoppiato della microstriscia,» delle transazioni di IEEE sulla teoria di microonda e delle tecniche, volume 54, no. 7, luglio 2006, pp. 3127-3130.