Разработка регулируемого аттенюатора на микрополосковых линиях, страница 2

3. Электрический и конструктивный расчет устройства

3.1 Выбор материалов МПЛ

Подложка является механически прочной и химически стойкой основой конструкции ИС СВЧ.

Одним из важнейших параметров материала подложки являются относительная диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь. Для повышения степени интеграции ГИС СВЧ желательно применять подложки с высоким значением диэлектрической проницаемости. Однако при высоких значениях диэлектрической проницаемости материала подложек очень трудно обеспечить требуемую точность (так как размеры полосок получаются очень маленькими). Это вынуждает применять подложки со значениями порядка 8…10. В таблице 1 приведены основные характеристики отечественных материалов, которые могут быть использованы для создания микросхем СВЧ

Таблица 1

Характеристики материалов для создания микросхем СВЧ

Ситаллы представляют собой стеклокерамические материалы на основе окислов металлов: лития, кальция, магния, титана и др.

Диэлектрические потери в ситаллах определяются составом и структурой кристаллической фазы. Величина тангенса угла диэлектических потерь для различных видов ситаллов составляет от 2 до 50*10^-4. Ситаллы имеют высокую химическую стойкость к воздействию различных средств, используемых при химической очистке поверхности, а также к воздействию травительных растворов, применяемых в процессе фотолитографической обработки.

Керамика широко применяется в качестве материала подложек ТИС СВЧ. Но не каждый вид керамики удовлетворяет требованиям, предъявляемым к подложкам. Керамика на основе окисла алюминия имеет лучшие свойства по сравнению с другими видами керамических материалов: низкие диэлектрические потери, небольшие изменения диэлектрических параметров с изменением температуры, хорошая стабильность параметров.   

Керамика с содержанием А1203 99,8% и выше выпускается под названием «ВК-100-1» и представляет собой поликристаллический высокоглиноземистый корундовый материал, который характеризуется минимальной пористостью (менее 0,5%). Подложки из поликора отличаются повышенной химической и термической стойкостью.

Микрополосковые линии, имеющие хорошую проводимость, создаются на основе металлических пленок.

При выборе материала необходимо учитывать назначение проводящей пленки и условия эксплуатации устройства.

Для создания проводящих пленок в основном применяются медь, серебро, золото.

Медь является одним из наиболее распространенных металлов, который используется в производстве ГИС. Она имеет хорошую теплопроводность и способность к пайке и сварке. Недостаток меди – низкая коррозийная стойкость. Для защиты от коррозии медь обычно покрывают тонким защитным слоем. Медные пленки легко травятся.

Применение для проводников меди, золота, имеющих слабую адгезию с подложкой вызывает необходимость введения дополнительного адгезионного слоя. В качестве адгезионного слоя можно использовать хромовые, нихромовые, титановые или ванадиевые пленки.

Основу МПЛ составляет металл с хорошей проводимостью: медь или золото. Несмотря на положительные свойства золота использование его является экономически не выгодным. Поэтому чаще для этой цели используют медь.

Для повышения прочности сцепления медных пленок с подложкой используется подслой хрома. В процессе изготовления и эксплуатации происходит взаимная диффузия в системе «хром-медь», однако заметного изменения электрического сопротивления слоев это не вызывает.