Микросборка

Микросборка (МСБ) – конструктивная составляющая радиоэлектронной аппаратуры микроминиатюрного исполнения, предназначенная для реализации определенной функции. МСБ обычно не выпускаются в качестве самостоятельных изделий, предназначенных для широкого применения. Они относятся к изделиям на уровне полуфабрикатов. Их проектируют и изготавливают целенаправленно для конкретной аппаратуры из дискретных, активных и пассивных, компонентов, связываемых между собой. В зависимости от уровня интеграции (показателя степени сложности МСБ, которая характеризуется количеством элементов и компонентов) микросборка реализует задачи отдельного устройства, блока или субблока аппаратуры.

Конструкция микросборок

Базовым элементом микросборок является неэлектропроводная подложка, которая не только служит основой схемы, но и отводит избыточное тепло. В устройство МСБ также входят контактные площадки с высоким уровнем электропроводности, проводники, которые связывают все компоненты и элементы микросхемы в единое целое, и резистивная структура.

Для работы в СВЧ-диапазоне предназначены МСБ, отличающиеся от микросборок низкочастотных сигналов тем, что в них соединение компонентов между собой и с другими блоками осуществляется с помощью коаксиальных соединителей и высокочастотных кабелей. В микросборках СВЧ используются пассивные схемы на микроминиатюрных элементах, изготовленных по многослойной тонкопленочной технологии, и бескорпусные компоненты.

Микросборки чаще всего представляют собой гибридные микросхемы. В этом случае на одной подложке располагают два типа конструктивных составляющих – несъемные, неразрывно связанные с базой, и навесные. Несъемные элементы изготавливают вакуумным напылением на подложку или пленочным нанесением с лазерной подгонкой. Навесные компоненты крепят способом SMT-монтажа (поверхностного монтажа). Гибридные интегральные схемы обычно помещают в герметизированный корпус, способный эффективно защищать содержимое от влаги, грязи, пыли, механических и других негативных воздействий.

Микосборки могут включать силовые транзисторы – внешние или интегрированные. Использование МСБ с интегрированными силовыми транзисторами позволяет значительно сократить габариты радиоэлектронной аппаратуры.

Виды микросборок

Условно можно выделить следующие типы микросборок:

• Тонкопленочные. Для изготовления подложек используются следующие материалы: поликор, сапфир, ситалл, кварц, ВК-94, ВК-96, ВК-100, ферриты. Проводники изготавливают из меди и алюминия, защитно-монтажные проводники – из никеля, золота и никель-золота. Толщина проводников – 2-30 мкм. Резистивную структуру формируют из хрома, никель-хрома, кремниевых сплавов.
• Толстопленочные. Подложки изготавливают из тех же материалов, что и в тонкопленочных МСБ. При производстве проводников используют серебро, серебро-палладий, серебро-платину, серебро-палладий-платину, золото, платину, палладий. Резистивный слой состоит из рутениевых и углеродных паст.
• Силовые. Подложку изготавливают из ВК-96, ALN, SiN4. При производстве проводников используется медь, защитно-монтажных проводников – никель, никель-золото, серебро. Для создания резистивной структуры применяют рутениевые пасты.

По пространственному положению компонентов микросборки разделяют на:

• плоскостные – элементы и компоненты располагаются в одной плоскости;
• объемные – элементы и компоненты размещены на двух и более плоскостях.

Общее описание технологического процесса изготовления микросборок

Для успешного функционирования микросборки в составе радиоэлектронной аппаратуры необходимо строгое выполнение технологических правил в процессе ее производства.

Основные производственные этапы:

1. Очистка подложки перед напылением резистивно-проводниковой структуры. Процесс заключается в ее обработке моющими составами, промывке и сушке.
2. Напыление резистивно-полупроводниковых структур с помощью специализированных установок.
3. Фотолитография. Заключается в нанесении фоторезистивного слоя с последующим проявлением и термоообработкой фоторезистивной маски.
4. Контроль адгезии. Прочность сцепления нанесенных слоев проверяют приложением отрывающего усилия, направленного строго перпендикулярно к поверхности подложки.
5. Лазерная подгонка резисторов. Предназначена для подгонки величины сопротивления резисторной структуры до значений, установленных при конструировании конкретной микросборки.
6. Разделение подложек на платы. Осуществляется алмазным диском. 100 % изготовленных плат подвергаются контролю качества по прочности сцепления слоев и внешнему виду.
7. Монтаж платы МСБ в корпус. Перед этой операцией корпус очищают изопропиловым спиртом и сушат в среде сжатого воздуха.
8. Комплектация навесными компонентами с последующей разваркой выводов. Осуществляется в соответствии с комплектовочной ведомостью.
9. Термообработка МСБ перед герметизацией.
10. Проверка электрических параметров микросборок на предмет их соответствия требованиям ТУ.
11. Герметизация способом лазерной сварки. Корпус с вмонтированной в него платой накрывают крышкой и герметизируют соединения на установках лазерной сварки.
12. Маркировка. Осуществляется лазерной технологией по заданному файлу.
13. Лакировка корпуса. Поверхность покрывают лаком за 2 раза и сушат в сушильном шкафу.

Области применения микросборок

МСБ предназначены для использования в радиоэлектронной аппаратуре различного назначения. Аналоговые микросборки используются для обработки, усиления и прочих трансформаций сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции, цифровые – для сигналов, которые изменяются по закону дискретной функции, аналогово-цифровые – для сигналов обоих типов.

Микросборки могут выполнять функции:

• генератора мелодий;
• конструктивной части логических устройств, управляющих электромагнитными исполнительными механизмами;
• управления микросхемами памяти;
• конструктивной части логической группы, преобразующей плавно изменяющееся входное напряжение в выходной дискретный сигнал;
• усилителя мощности следящих систем.

Микросборки широко используются при производстве видео- и аудиотехники, в авиационной и космической технике, в системах измерений и защиты электроустановок, эксплуатируемых в агрессивных средах и многих других областях.