Конструкторско-технологические основы создания пассивной части высоконадежных микрополосковых СВЧ-устройств дециметрового диапазона с повышенным уровнем мощности

• Автор: Крючатов, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 329 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения и сокращения

Введение
Глава 1. Анализ путей повышения качества конструкции и технологии изготовления пассивной части СВЧ-устройств: актуальность, обзор, проблемы, постановка задачи
1.1. Анализ состояния вопросов и перспективы развития технологии пассивной части СВЧ-устройств

1.1.1. Анализ существующих маршрутов изготовления микрополосковых плат

1.1.2. Классификация маршрутов изготовления микрополосковых плат и пути их совершенствования

1.2. Надежность пассивной части СВЧ-устройств и пути ее повышения

1.2.1. Влияние конструктивно-технологических факторов на надежность и коэффициент выхода годных тонкопленочных микрополосковых плат с резистивными структурами

1.2.2. Надежность микрополосковых плат при импульсном режиме работы

1.2.2.1. Предельная импульсная мощность микрополосковых линий
1.2.2.2. Проектирование мощных пленочных резистивных нагрузок
1.2.3. Обеспечение временной и температурной стабильности работы прецизионных тонкопленочных резисторов
1.2.3.1. Электрическое сопротивление контакта
1.2.3.2. Способы подгонки, обеспечивающие стабильность тонкопленочных резисторов
1.2.4. Надежность проводников МПЛ с многослойными структурами
1.3. Проблемы уменьшения потерь энергии в структурах многослойных микрополосковых линий............................."..:
1.3.1. Расчет коэффициента затухания однослойной несимметричной полосковой линии
1.3.2. Исследование коэффициента затухания в структурах многослойных микрополосковых линий
1.3.2.1. Влияние шероховатости поверхности подложки и неровности края полоски
1.3.2.2. Влияние адгезионного слоя на коэффициент затухания
1.3.2.3. Влияние антикоррозионного покрытия на величину коэффициента затухания
1.3.2.4. Влияние толщин и технологии изготовления слоев
на величину и разброс коэффициента затухания
1.3.2.5. Влияние формы поперечного сечения проводника

1.4. Об использовании тестовых структур и математических моделей для автоматизации процессов проектирования, контроля качества и регулирования технологических процессов изготовления элементов интегральных схем 78 ,
1.4.1. Тестовые структуры для анализа конструктивнотехнологических решений
1.4.2..Классификациям области применения моделей :
1.4.3. Математические модели тонкопленочных резистивных структур и методы расчета тонкопленочных резисторов
1.4.4. Математические модели для статистического контроля качества и регулирования технологических процессов изготовления элементов интегральных схем
1.4.5. Автоматизация статистического контроля качества, анализа и регулирования технологических процессов изготовления пленочных элементов интегральных схем
1.5. Выводы
Глава 2. Исследование потерь энергии в многослойных микрополосковых линиях
2.1. Постановка задачи ‘
2.2. Экспериментальное исследование потерь энергии в многослойных микрополосковых линиях
2.2.1. Постановка эксперимента
2.2.2. Влияние материала и толщины адгезионного слоя на коэффициент затухания
2.2.3. Влияние технологии изготовления слоя меди
2.2.4. Влияние микропрофиля полосковых линий на величину коэффициента затухания
2.2.5. Влияние толщины и технологии изготовления слоя никеля
2.2.6. Влияние толщины меди, золота и технологии золочения на величину коэффициента затухания
2.2.7. Влияние резистивного слоя на величину коэффициента затухания
2.3. Описание изобретенного способа изготовления микрополосковых СВЧ интегральных схем с малыми потерями энергии
2.4. Выводы
Глава 3. Исследование импульсного режима работы тонкопленочных, резистивных нагрузок в СВЧ-устройствах
3.1. Теоретический анализ теплового режима работы резисторов
при импульсной нагрузке
3.2. Экспериментальное исследование предельной импульсной мощности рассеяния резистивных пленок на подложках СВЧ-устройств
3.2.1. Постановка эксперимента
3.2.2. Исследование предельной импульсной мощности рассеяния резисторов на поликоровых подложках
без защитных покрытий

3.2.3. Исследование предельной импульсной мощности рассеяния
резисторов, покрытых диэлектрической пленкой
3.3. Описание изобретенных конструкций микрополосковых аттенюаторов и нагрузок, работающих при воздействии:, импульсной СВЧ мощности
3.3.1. Резистор с повышенной импульсной мощностью рассеяния
3.3.2. Полосковая нагрузка, полосковый аттенюатор
3.4. Выводы
Глава 4. Технология изготовления пассивной части СВЧ-устройств
с резистивными элементами
4.1. Унификация размещения микрополосковых плат и тестовых элементов на подложке
4.2. Разработка маршрута изготовления многослойной микрополосковой линии
4.2.1. Классификация маршрутов изготовления микрополосковых плат
4.2.2. Обоснование выбора технологии формирования многослойной структуры микрополосковых линий
4.2.3. Разработка маршрута изготовления микрополосковых линий методом гальванического осаждения слоев
по подслою в зазоре
4.2.4. Разработка маршрута изготовления микрополосковых линий методом гальванического осаждения слоев с использованием тонкопленочных технологических перемычек
4.3. Разработка маршрута изготовления микрополосковых резистивных нагрузок, работающих при воздействии импульсной СВЧ мощности
4.4. Разработка технологии гальванического золочения и контроля качества золотого покрытия
4.5. Исследование влияния технологии и материалов контактов на величину удельного переходного сопротивления
4.6. Исследование адгезии проводников МИЛ к подложке
4.7. Исследование влияния лазерной подгонки на стабильность тонкопленочных резисторов с защитным диэлектрическим слоем
4.8. Исследование термостабильности толстопленочных резисторов, подгоняемых лазерным способом
4.9. Исследование надежности пассивной части СВЧ-устройств, изготовленных по разработанной конструкции и технологии
4.10. Выводы
Глава 5. Разработка автоматизированных систем технологического обеспечения качества при серийном изготовлении пассивной части СВЧ-устройств
5.1. Обоснование необходимости учета контактных сопротивлений при контроле качества изготовления и расчете тонкопленочных резисторов СВЧ-устройств
Разработана новая методика, алгоритмы и программные модули автоматизированного расчета конструкции ТПР с учетом производственных погрешностей и контактных сопротивлений.
Разработана.новая. методика расчета тонкопленочных согласованных резистивных нагрузок ПЧ' СВЧ-устройств при воздействии импульсной СВЧ мощности с использованием экспериментальных данных по статистическим характ тёристикам предельной удельной импульсной мощности, которая позволила исключить отказы ТРН при эксплуатации СВЧ-устройств.
Предложена методика расчета коэффициента затухания в многослойной МПЛ для разработанной конструкции и технологии изготовления на.частотах дециметрового диапазона.
Разработаны конструкции толстопленочных резисторов для источников питания СВЧ-устройств, что позволило повысить их надежность.
В заключении приведены основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы.
В приложении к диссертации приводятся: расчеты эмпирических коэффициентов по экспериментальным данным методом планирования экспериментов; описание программы расчета прецизионных ТПР с учетом производственных погрешностей и контактных сопротивлений; образцы микрополосковых, тонкопленочных плат и СВЧ-устройств на их основе; акты об использовании результатов диссертационной работы на различных предприятиях и в организациях.
Выражаю благодарность научному консультанту, д.т.н., профессору Кара-мову Ф.А., без настойчивости которого данная работа могла бы и не состояться, а также д.т.н., профессору Евдокимову Ю.К., д.т.н., профессору Гильмутдинову А.Х., д.т.н., профессору Даутову О.Ш. за ценные замечания, высказанные при ознакомлении с работой.
Автор считает также своим долгом выразить благодарность сотрудникам ФГУП «ФНПЦ «Радиоэлектроника» им. В.И. Шимко Главному конструктору по СВЧ технике Ш.З. Яхину, Главному инженеру В:Г. Струлису, ведущему инженеру А.П. Гринбергу, ведущим инженерам-технологам Р.Н. Антиповой, И.Н. Ивановой, Т.П. Мумжиевой, С.Н. Колчину, Ю.П. Коннову и др. за большую помощь, оказанную при проведении экспериментальных исследований и внедрении технологических процессов изготовления-микрополосковых плат.