Ємельяненко Б. Н. ІЕЗ У АН НП пр. 50-річчя Жовтня, 2-Б, а / я 102, Київ 03148, Україна e-mail:

Анотація Описано спосіб виготовлення складних елементів діелектричних інтегральних схем (ДІС) міліметрового діапазону на основі дзеркальних діелектричних хвилеводів. Досліджено конструкционнотехнологические похибки елементів діелектричних інтегральних схем. Експериментальним шляхом визначено особливості формування діелектричних інтегральних схем на основі дзеркальних діелектричних хвилеводів в діапазоні частот 80-120 ГГц.

I. Вступ

Освоєння короткохвильової частини міліметрового діапазону безпосередньо пов’язано з використанням принципів побудови радіотехнічних пристроїв на основі технології ДІС [1]. При цьому виникають завдання вибору способу виготовлення елементів ДІС, вивчення виникають при використанні того чи іншого способу виготовлення конструкційно-технологічних погрішностей елементів ДІС, експериментальної апробації елементів ДІС. В даній роботі досліджено конструкционнотехнологические похибки елементів ДІС і експериментальним шляхом визначено особливості створення ДІС об’ємного формоутворення на основі дзеркальних діелектричних хвилеводів (ЗДВ) в діапазоні частот 80-120 ГГц.

Основна частина

Для виготовлення складних елементів ДІС об’ємного формоутворення міліметрового діапазону на основі дзеркальних діелектричних хвилеводів (ЗДВ) обраний спосіб, заснований на застосуванні методу ультразвукової прошивки на ультразвуковому верстаті пластин з кварцового скла С5-1 або керамічних матеріалів електродами спеціальної форми.

Електроди для ультразвукової прошивки виготовляються зі сталі ст45 і встановлюються на ступінчасті концентратори, виготовлені також із сталі ст45. В електродах порожнини для формування елементів ДІС з необхідними розмірами і конфігурацією виконуються за програмами на електроіскрових верстатах з ЧПК. З’єднання електродів з концентраторами здійснюється шляхом пайки. Розміри концентраторів вибираються з урахуванням конкретного значення частоти ультразвукового резонансу.

Пластини з кварцового скла С5-1, обраного в якості матеріалу для елементів ДІС, призначених для використання в діапазоні частот 80-120 ГГц, приклеюються на матові скляні плоскопаралельні плитки. Операція прошивки пластини здійснюється при силі тиску на інструмент 2.5 3 кГ.

Відпрацьовано два способи ультразвукової прошивки пластин: наскрізна прошивка пластини із кварцового скла заданої товщини, відповідній висоті елемента ДІС; часткова прошивка пластини із кварцового скла на глибину, незначно (на 0,03-0,05 мм) меншу висоту елемента ДІС. При частковій прошивці використовується пластина матеріалу, товщина яких перевищує висоту елемента ДІС на 0,2-0,3 мм. Після часткової прошивки слід подальша шліфовка прилеглої до скляної плитці боку пластини. Після прошивки здійснюється відділення елементів ДІС від скляних плиток.

У процесі експериментальної відпрацювання встановлено, що відсоток виходу придатних елементів ДІС при використанні способів наскрізний і часткової прошивки становить 35 40%. При цьому для першого способу прошивки руйнування елементів ДІС наступає на заключному етапі прошивки в місцях, де клейовий шар утримує бульбашки повітря або має малу товщину. Для другого способу характерно розтріскування і зрив елементів ДІС на етапі «розкриття» прилеглої при прошивці до скляної стороні кварцовою пластини і доведення висоти елемента ДІС.

Конструкційно-технологічні похибки (КТП) впливають на ряд параметрів елементів ДІС, тому їх необхідно враховувати при створенні функціональних вузлів і пристроїв міліметрового діапазону на основі ДІС. КТП елементів ДІС на ЗДВ охоплюють похибки геометрії, мікрогеометрії, і форми. При дослідженнях не враховувалися КТП, пов’язані з розкидом електричних параметрів матеріалу елементів ДІС, оскільки кварцове скло С5-1 володіє високою стабільністю діелектричної проникності і тангенса кута втрат. Конкретні значення КТП визначені для елементів ДІС, виконаних як ультразвукової прошивкою так і різкою алмазним відрізним кругом (АОК) пластин з кварцового скла С5-1.

Для дослідження обрані елементи спрямованого відгалужувачі (ПЗ) на ЗДВ і прямолінійний стержень для ЗДВ, виконані ультразвукової прошивкою і різкою АОК відповідно. Встановлено, що для елемента АЛЕ на ЗДВ з довжиною галузі зв’язку, що дорівнює 2,5 мм і кутом вигину, рівним 25 град., Розкид по ширині щодо початку регулярного ділянки в місці переходу до вигину при номінальному значенні 1,0 мм складає 0,06 мм, а посередині ділянки зв’язку 0,09 мм При цьому непрямокутної поперечного перерізу становить 0,08 мм на початку нерегулярного ділянки, 0,15 мм в місці переходу до вигину і 0,19 мм посередині ділянки зв’язку.

Для прямолінійного стержня ЗДВ розкид по ширині щодо ширини наступного за скосом регулярного ділянки при номінальному значенні 1,12 мм складає 0,015 мм в середині стрижня і 0,015 мм на його кінці. Непрямокутної поперечного перерізу 0,038 мм, 0,038 мм, 0,02 мм на початку, середині і на кінці стержня (при довжині 60 мм).

Розкид по висоті для досліджуваних елементів складає 0,015 мм при номінальному значенні 0,62 мм і визначається непаралельністю пластини із кварцового скла С5-1. Похибки кутів вигинів знаходяться в межах 2 град і коррелліровалі з розкидом по ширині елементів ДІС. Розкид по ширині і непрямокутної поперечного перерізу залежать від рівномірності по довжині і тривалості процесу ультразвукової прошивки елементів АЛЕ, що видно із зіставлення наведених значень разбросов по ширині елементів ДІС і непрямокутної ™ поперечного перерізу. Очевидно, що чим складніше форма елемента ДІС, тим важче домогтися мінімальних значень КТП. Слід зазначити, що характер КТП повторюється при вимірюванні розмірів ряду елементів ДІС зазначених конфігурацій.

Похибки мікрогеометрії досліджені за допомогою електронного мікроскопа РЕМ -100 У. Проведено вимірювання розмірів шорсткостей верхньої та бокових сторін, розміри сколів і тріщин елементів ДІС. Результати досліджень зазначених КТП дозволяють прогнозувати поведінку елементів ДІС в процесі експлуатації при впливі зовнішніх дестабілізуючих факторів (температурні впливи, механічні навантаження, волога). Встановлено, що на бічній поверхні елемента АЛЕ, виготовленого ультразвукової прошивкою, присутні шорсткості шириною від 0,003 мм до 0,007 мм. Розмір шорсткостей залежить від розміру зерна абразивного порошку, застосовуваного при ультразвукової прошивці. З боку, примикав до клейовому прошарку, з’єднував пластину з кварцового скла С5-1 і скляну плитку, є сколи, що з’являються при завершенні процесу прошивки пластини з С5-1. Ширина відколу становить 0,13 мм, а висота 0,06 мм. На елементах ДІС, виготовлених із застосуванням АОК, залишаються сліди алмазного круга. При цьому відколи, виникають в процесі різання, мають менші розміри в порівнянні з розмірами сколів при ультразвукової прошивці, однак структура відколів є більш складною. Встановлено наявність сколів шириною 0,15 мм і висотою 0,04 мм. Режими різання визначають також виникнення тріщин в елементах ДІС, що робить їх непридатними для подальшого використання.

Конструкційно-технологічні особливості формування складних ДІС міліметрового діапазону на ЗДВ обумовлені властивостями способів з’єднання елементів ДІС об’ємного формоутворення з металевою підкладкою, а також різних елементів ДІС. При проведенні досліджень встановлена ​​доцільність з’єднання елементів ДІС з металевою підкладкою шляхом склеювання або пайки. Основним критерієм, за яким здійснюється вибір способу з’єднання елементів ДІС, є мінімальне значення внесених втрат потужності в заданому частотному діапазоні.

Для експериментального дослідження властивостей способів з’єднання стрижнів ЗДВ з металевою підкладкою використовувалися стрижні з кварцового скла С5-1 з розмірами: ширина 1,00 мм, висота 0,5 мм, довжина 60 мм. Реалізовано наступні способи з’єднання: а) склеювання клеєм ВТ -25-200 з подальшою полімеризацією протягом 4:00; б) склеювання клеєм ВК-9 з наступною полімеризацією протягом 4:00; в) пайка. Внесені втрати потужності відрізка ЗДВ довжиною 60 мм в діапазоні частот 80-120 ГГц склали: для ЗДВ, виготовленого першим способом 0,2 дБ; для ЗДВ, виготовленого другим способом 1 дБ; для ЗДВ, виготовленого третім способом 0,15 дБ. Для ЗДВ, виконаного першим способом стикуванням двох частин, що вносяться втрати склали 0,2-0,3 дБ в діапазоні частот 80 120 ГГц.

Встановлено, що мінімальними змінами, що вносяться втратами мають ЗДВ, виконані шляхом пайки і склеюванням клеєм ВТ-25-200. Причому, у паяних ЗДВ вносяться втрати на довжині 60 мм менше на 0,1-0,2 дБ. При цьому стик ЗДВ вносить незначні втрати потужності, величини яких знаходяться в межах похибки вимірювань.

III. Висновок

Виготовлення елементів ДІС об’ємного формоутворення міліметрового діапазону хвиль на основі ЗДВ можна здійснювати способом ультразвукової прошивки пластин з кварцового скла або керамічних матеріалів. Відсоток виходу придатних елементів ДІС може бути збільшений шляхом забезпечення однорідної структури клейового шару, що з’єднує технологічну пластину і пластину, що піддаються ультразвуковому впливу. Спосіб ультразвукової прошивки придатний для виготовлення елементів ДІС груповими методами.

Аналіз конструкційно-технологічних погрішностей елементів ДІС дозволяє вибрати такі режими процесу ультразвукової прошивки, при яких досягається максимальна відповідність характеристик готових елементів характеристикам розрахункових моделей.

Формування ДІС об’ємного формоутворення на основі ЗДВ можливе як шляхом склеювання, так і шляхом пайки елементів ДІС на металеву пластину. При цьому в ЗДВ з кварцового скла С51в діапазоні частот 80-120 ГГц отримані вносяться погонні втрати потужності, що не перевищують

0. 025 дБ / см.

IV. Список літератури

1. Взятишев В. Ф., Наритнік Т. Н., Рябов Б. А., Ємельяненко Б. Н., Банків С. Є. Діелектричні інтегральні схеми КВЧ. 4. 2. Функціональні пристрої. Огляди з електронної техніки. Серія: Електроніка НВЧ. Вип. 13 (1209). М.: ЦНДІ «Електроніка», 1986, с. 73.

PRODUCTION ENGINEERING FEATURES OF MILLIMETER WAVE DIELECTRIC INTEGRATED CIRCUITS

Yemelyanenkow B.

Institute of electronics and communication UASNP 50 of October, 2-b, Kiev 03148, Ukraine e-mail: iec@naverex.kiev.ua

Described in this paper is the process of manufacturing of complex elements of millimeter wave dielectric integrated circuits (DIC) on the base of image dielectric guides. Production engineering errors of DIC elements are studied. The features of DIC manufacturing on the base of image dielectric guides in 80120 GHz frequency band are defined in the process of experimental investigations.

ВПЛИВ неоднорідною підкладкою НА граничну напругу ЕФЕКТУ УПРАВЛІННЯ ПО ПОДЛОДЖКЕ В ІНТЕГРАЛЬНИХ СХЕМАХ НА ОСНОВІ GaAs

Горєв Н. Б., Коджеспірова І. Ф., Привалов Е. Н. Інститут технічної механіки НАН і НКА України вул. Лешко-Попеля, 15, Дніпропетровськ 49005, Україна Тел. +38 0562 472533, e-mail: gorev@itm11.dp.ua хучу Н. П., Хведелідзе Л. В., Тігішвілі М. Г. Науково-виробничий комплекс «Електронна техніка» при Тбіліському державному університеті пр. Чавчавадзе, 13, Тбілісі 380079, ГОУЗ Тел. +995 32 220626, e-mail: nt@gol.ge

Анотація Представлені результати чисельного моделювання ефекту управління по підкладці (ЕУП) у разі просторово неоднорідної підкладки. Показано, що створення в підкладці локальної області підвищеного питомого опору дозволяє значно підвищити граничну напругу ЕУП.

I. Вступ

Явище зменшення струму стоку арсенідгалліевого польового транзистора з бар’єром Шоттки при додатку негативного напруги до напівізолюючих підкладці відомо вже давно [1]. Цей ефект називається ефектом управління по підкладці (ЕУП). Як правило, він носить пороговий характер. В інтегральних схемах (ІС) на основі GaAs ЕУП є паразитним, оскільки він призводить до взаємовпливу сусідніх елементів ІВ, що знижує максимально досяжну ступінь інтеграції. Незалежно від конкретного механізму ЕУП, він обумовлений перерозподілом прикладеного до підкладки напруги між переходом плівка-підкладка і об’ємом підкладки. Тому можна очікувати, що істотний вплив на ЕУП може надати просторова неоднорідність підкладки. Вивчення цього впливу і є метою даної роботи.

II. Основна частина

У структурі плівка-підкладка товщина hCh проводить каналу в плівці визначається електричним полем EfS на кордоні плівка-підкладка

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.