Анализ современного состояния проектирования и технологии тонкопленочных элементов, плат и микросборки. Влияние конструктивно-технологических факторов на сопротивление тонкопленочного резистора. Формулы для расчета участков контактного сопротивления.
Аннотация к работе
Поэтому появилась настоятельная необходимость анализа существующих конструкций и технологий тонкопленочных МСБ и создания новых конструктивно-технологических решений, которые бы способствовали разработки новых норм конструирования и изготовления МСБ. Таким образом, научная проблема, которая решается в данной работе, заключается в устаревшем методологическом подходе к проектированию и производству тонкопленочных МСБ, который сдерживает рост их плотности упаковки. Актуальность работы подтверждается тем, что рассматриваемая проблема относится к приоритетным направлениям развития науки, технологии и техники в РФ до 2015 г., утвержденными 21.05.06 президентом РФ. Выполнить анализ современного состояния проектирования и технологии тонкопленочных элементов, плат и МСБ, выявить проблемы и разработать новые подходы к их решению. Разработать методы и алгоритмы проектирования тонкопленочных МСБ с высокой плотностью упаковки.По результатам научных исследований опубликовано 73 научных работы, в том числе 1 монография, 1 учебное пособие, 38 научных статей и 10 тезисов докладов. 29 статей опубликованы в центральных и зарубежных периодических изданиях и сборниках научных трудов. Из них 10 статей опубликовано в научно-технических журналах РФ, рекомендованными ВАК Минобразования: «Проектирование и технология электронных средств», «Датчики и системы», «Известия вузов. Диагностика материалов», «Нано-и микросистемная техника», «Вестник МАИ» и 8 статей опубликовано в Украинском рецензируемом научно-техническом журнале «Технология и конструирование в радиоэлектронной аппаратуре», включенном в список ВАК Украины. Новизна и практическая значимость результатов выполненных исследований подтверждены 9-ю изобретениями, в том числе 3-мя авторскими свидетельствами СССР, 2-мя положительными решениями на получение патента РФ, 4-я патентами РФ.В технической литературе сопротивление ТПР R в первом приближении определяется выражением: R = Rрэ Rk = rl/b Rk = r Кф Rk, где Rрэ ?-сопротивление резистивного элемента; ? - удельное поверхностное сопротивление резистивной пленки; l, b - длина и ширина резистора; Кф = l/b - коэффициент формы резистора; Rk - сопротивление двух контактов ТПР. Как известно, при формировании ТПР, в их конструкции предусматривают четыре КПП резистивного и проводящих элементов, которые исключают влияние несовмещения фотошаблона (ФШ) с рисунком платы на погрешность сопротивления резистора. В этом случае повышение точности сопротивления ТПР приводит к тому, что снижается плотность межсоединений на тонкопленочной плате за счет увеличения промежутка между тонкопленочными элементами (рис. Конструкция такого резистора, полученного при смещении ФШ резистивного слоя относительно проводящего слоя платы, показана на рис. Абсолютная ?KФ и относительная DKФ погрешность коэффициента формы резистора Rcm находится по формулам: , где Кф, Кфсм - коэффициенты формы несмещенного (DB = 0) резистора и резистора Rcm; DB - величина смещения резистивного слоя относительно проводящего слоя; DB = DB/b; m - число квадратов углового участка резистивного элемента резистора R1.
План
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Список литературы
Монография и учебное пособие
1. Спирин, В.Г. Проектирование и технология тонкопленочных микросборок с топологическими размерами 10-50 мкм: Монография / В.Г. Спирин.- Арзамас: АГПИ, 2005.- 146 с.
2. Спирин, В.Г. Тонкопленочные резисторы многокристальных модулей: Учебное пособие / В.Г. Спирин.- АПИ (филиал) НГТУ им. Р.Е. Алексеева; Арзамас: Издательство ОО «Ассоциация ученых» г. Арзамаса, 2007, 112 с.
Статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК
3. Спирин, В.Г. Исследование добротности и немоночастотности резонатора пьезоэлектрического дискового гироскопа / В.Г. Спирин // Датчики и системы.- 2004.- № 5.- С. 43-45.
4. Спирин, В.Г. Собственные частоты колебаний резонатора пьезоэлектрического дискового гироскопа / В.Г. Спирин // Датчики и системы. 2004.- № 8.- С. 35-37.
5. Спирин, В.Г. Расчет и исследование стационарного теплового режима тонкопленочной микросборки / В.Г. Спирин // Проектирование и технология электронных средств.- 2005.- № 1.- С.27-32.
6. Спирин, В.Г. Проблемы проектирования и технологии тонкопленочных микросборок с топологическими размерами 10-50 мкм / В.Г. Спирин // Проектирование и технология электронных средств.-2005.- № 2.- С 15-18.
7. Спирин, В.Г. Особенности проектирования микроэлектронной аппаратуры с микросборками высокой интеграции / В.Г. Спирин // Проектирование и технология электронных средств.-2005.- № 3.- С 7-11.
8. Спирин, В.Г. Исследование конструктивной погрешности сопротивления тонкопленочного резистора / В.Г. Спирин // Известия вузов. Электроника.- 2005.- № .6- С. 95-96.
9. Спирин, В.Г. Контактное сопротивление тонкопленочного резистора / В.Г. Спирин // Нано- и микросистемная техника.- 2007.- № 10.- С. 56-60.
10. Спирин, В.Г. Исследование погрешностей определения параметров тонкопленочного резистора / В.Г. Спирин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов.- 2008.- № 2.- С. 33-36.
11. Спирин, В.Г. Сопротивление электродов тонкопленочного резистора / В.Г. Спирин // Нано- и микросистемная техника.- 2008.- № 7.- С. 19 - 24.
12. Спирин, В.Г. Тонкопленочные многоуровневые коммутационные платы с толстопленочной полимерной изоляцией / В.Г. Спирин // Вестник Московского авиационного института.-2008, т.15.- № 3.- С 114-119.
Материалы международных конференций
13. Спирин, В.Г. Методы повышения плотности упаковки тонкопленочной микросборки / В.Г. Спирин // Материалы международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии - 2008».- Н. Новгород, НГТУ 2008г.- С. 56.
14. Спирин, В.Г. Сопротивление контактов тонкопленочного резистора / В.Г. Спирин // Труды девятой международной научно-практической конференции «Современные информационные и электронные технологии - 2008», Т. 2.- Одесса, ОНПУ, 2008г.- С. 115.
15. Спирин, В.Г. Математическая модель сопротивления тонкопленочного резистора / В.Г. Спирин // Труды международной научно-технической конференции «Пассивные электронные компоненты - 2008».- Н. Новгород, НПО «Эркон», 2008г.- С. 158-162.
16. Спирин, В.Г. Методы оценки качества тонкопленочной платы / В.Г. Спирин // Труды международного симпозиума «Надежность и качество - 2008», Т. 2.- Пенза, ПГУ, 2008г.- С. 5-8.
17. Спирин, В.Г. Технология двухуровневой кремниевой платы микросенсоров / В.Г. Спирин // Труды Восьмого международного симпозиума «Интеллектуальные системы (INTELS`2008)», Россия, Нижний Новгород, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2008г.- С. 664-668.
18. Спирин, В.Г. Контроль структурных погрешностей тонкопленочных элементов / В.Г. Спирин // 18-ая Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Н. Новгород, НГТУ, 2008.- С. 101-102.
19. Спирин, В.Г. Технология тонкопленочной микросборки акселерометра / В.Г. Спирин // 7-ая международная конференция «Авиация и космонавтика - 2008», Москва, МАИ, 2008.- С. 351.
Авторские свидетельства и патенты: 20. А.с. 1589743 СССР. Устройство для контроля качества приварки вводов и выводов микросхем / В.С. Кораблев, В.Г. Спирин., В.З. Гончаров.- 01.05.90.
21. А.с. 1795740 СССР, МКИ5 G 01 N 27/02. Способ измерения влажности / В.Г. Спирин.- 08.10.90.
22. А.с. 1628836 СССР, МКИ5 H 05 K 3/00. Способ изготовления многослойной платы / В.С. Кораблев, В.Г. Спирин- 15.10.90.
23. Заявка № 4799691. Устройство для контроля качества приварки вводов и выводов микросхем / В.Г. Спирин.- Решение о выдаче патента РФ от 15.06.92.
24. Заявка № 4915519 от 01.03.91 г. Способ изготовления платы / Кораблев В.С., В.Г. Спирин.- Решение о выдаче патента РФ от 22.06.92.
25. Пат. 2213383 РФ, МПК7 H 01 C 17/00. Способ изготовления тонкопленочных резисторов / В.Г. Спирин.- 27.09.2003.
26. Пат. 2231150 РФ, МПК7 H 01 C 7/00, 17/00. Тонкопленочный резистор и способ его изготовления / В.Г. Спирин.- 20.06.2004.
27. Пат. 2244969 РФ, МПК7 H 01 C 7/00, 17/00. Тонкопленочный резистор / В.Г. Спирин., В.И. Чипурин.- 20.01.2005.
28. Пат. 2218555 РФ, МПК7 G 01 C 19/56, G 01 P 9/04. Пьезоэлектрический дисковый гироскоп / В.Г. Спирин.- 10.12.2003.
Статьи, опубликованные в зарубежном журнале
29. Спирин, В.Г. Метод компоновки плат микросборки / В.Г Спирин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре.- 2004.- №1.- С. 11-13.
30. Спирин, В.Г. Математические модели сопротивления тонкопленочного резистора с размерами 50 мкм / В.Г. Спирин // Технология и конструирование в радиоэлектронной аппаратуре.- 2004.- № 2.- С. 14-16.
31. Спирин, В.Г. Компенсация систематических погрешностей тонкопленочных элементов через элементы фотошаблона / В.Г. Спирин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре.- 2004.- № 4.- С. 9-11.
32. Спирин, В.Г. Оценка производственных погрешностей тонкопленочных элементов / В.Г. Спирин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2004.- № 4.- С. 50-53.
33. Спирин, В.Г. Метод проектирования топологии тонкопленочной микросборки c размерами пленочных элементов 10-50 мкм / В.Г. Спирин // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. .-2004.- № 5.- С. 6-10.
34. Спирин, В.Г. Перспективы развития тонкопленочных микросборок / В.Г. Спирин // Технология и конструирование в радиоэлектронной аппаратуре.-2005.- № 1.- С 3-6.
35. Спирин, В.Г. Конструкторско-технологические варианты коммутационных плат с подложкой из кремния / В.Г. Спирин // Технология и конструирование в радиоэлектронной аппаратуре.- 2005.- № 1.- С. 48-50.
36. Спирин, В.Г. Монтаж микросборок с подложкой из кремния / В.Г. Спирин // Технология и конструирование в радиоэлектронной аппаратуре.- 2005.- № 2.- С. 46-48.
Статьи
37. Спирин, В.Г. Влияние конструктивно-технологических факторов на адгезионную прочность тонких пленок / В.Г. Спирин, В.С. Кораблев, В.С. Новиков // Технология авиационного приборо- и агрегатостроения. Производственно-технический сборник. Вып. 3, 1989.- С. 47-48.
38. Спирин, В.Г. Методы определения коэффициента формы тонкопленочных резисторов при проектировании и изготовлении гибридных интегральных схем / В.Г. Спирин // Технология авиационного приборо- и агрегатостроения. Производственно-технический сборник. Вып.2, 1990.- С. 66-68.
39. Спирин, В.Г. Повышение стабильности тонкопленочных резисторов / В.Г. Спирин, В.С. Кораблев // Приборы и системы управления. № 3, 1990.- С. 39-40.
40. Спирин, В.Г. Расчет стационарного теплового режима тонкопленочной микросборки / В.Г. Спирин // Вестник МВВО. Серия: Высокие технологии в радиоэлектронике, информатике и связи Н. Новгород. 2003.- Выпуск 1(9).- С. 15-19.
41. Спирин, В.Г. Способы изготовления тонкопленочных резисторов / В.Г. Спирин // Вестник МВВО. Серия: Высокие технологии в радиоэлектронике, информатике и связи. Н. Новгород. 2003.- Выпуск 1(9).- С. 7-10.
42. Спирин, В.Г. Оценка влияния сопротивления электродов на погрешность тонкопленочного резистора / В.Г. Спирин // Вестник МВВО. Серия: Высокие технологии в радиоэлектронике, информатике и связи. Н. Новгород. 2003.- Выпуск 1(9).- С. 11-14.
43. Спирин, В.Г. Ключевые проблемы миниатюризации в проектировании аналоговых тонкопленочных микросборок и возможные пути их решения / В.Г. Спирин // Электронная промышленность.-2005. № 1. С. 50-54.
44. Спирин, В.Г. Выбор конструкций тонкопленочных резисторов для микросборок высокой интеграции / В.Г. Спирин // Электронная промышленность.- 2005.- № 1. С. 55-59.
45. Спирин, В.Г. Влияние ошибок совмещения на погрешность сопротивления тонкопленочного резистора / В.Г. Спирин // Электронная промышленность.- 2005.- № 1. С. 60-62.
Материалы конференций
46. Спирин, В.Г. Повышение качества и воспроизводимости тонкопленочных элементов в приборостроении / В.Г. Спирин, В.А. Шаров // Повышение качества и эффективности в машино- и приборостроении Материалы юбилейной научно-технической конференции с участием международных специалистов. АТН РФ, НГТУ, Н. Новгород, 1997г.- С. 150-151.
47. Спирин, В.Г. Особенности проектирования тонкопленочных резисторов ГИС / В.Г. Спирин В.А. Потехин, Н.П. Ямпурин // Научно-техническая конференция факультета информационных систем и технологий. Тезисы докладов. - Н. Новгород. НГТУ, 1998г.- С. 34-35.
48. Спирин, В.Г. Особенности расчета РИС высокой интеграции / В.Г. Спирин, Н.П. Ямпурин // Наука - производству: современные задачи управления, экономики, технологии и экологии в машино- и приборостроении. Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 30-летию Арзамасского филиала НГТУ. - Арзамас, 1998. - С. 252.
49. Потехин, В.А. Расчет числа квадратов резистора сложной формы / В.А. Потехин, В.Г. Спирин, Б.Д. Шурыгин // Материалы Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 30-летию Арзамасского филиала НГТУ. 24-25 ноября 1998г. - С. 250, 251.
50. Спирин, В.Г. Коммутационные платы с подложкой из кремния для информационных систем / В.Г. Спирин // Информационные технологии в промышленности и учебном процессе.- Сборник материалов выездной сессии седьмой научно-технической конференции, Москва-Арзамас, МГОУ, Арзамасский филиал НГТУ, 2004.- С. 46-47.
51. Спирин, В.Г. Оценка инструментальных погрешностей сопротивления тонкопленочного резистора / В.Г. Спирин // Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении. Межвузовский сборник статей по материалам Всероссийской НТК с участием международных специалистов. Н. Новгород - Арзамас, НГТУ - АФ НГТУ, 2003, С 363-365.
52. Спирин, В.Г. Исследование погрешностей функций тонкопленочных резисторов / В.Г. Спирин, Н.П. Ямпурин // Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении. Межвузовский сборник статей по материалам Всероссийской НТК с участием международных специалистов. Н. Новгород - Арзамас, НГТУ - АФ НГТУ, 2003, С 358-362.
53. Спирин, В.Г. Особенности схемотехнического проектирования тонкопленочных микросборок / В.Г. Спирин // Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении. Межвузовский сборник статей по материалам Всероссийской НТК с участием международных специалистов. Н. Новгород - Арзамас, НГТУ - АФ НГТУ, 2003, С 370-372.
54. Потехин, В.А. Расчет функции числа квадратов углового участка тонкопленочного резистора / В.А. Потехин, В.Г. Спирин, Шурыгин Б.Д. // Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении. Межвузовский сборник статей по материалам Всероссийской НТК с участием международных специалистов. Н. Новгород - Арзамас, НГТУ - АФ НГТУ, 2003, С 366-369.
55. Спирин, В.Г. Особенности проектирования электронных преобразователей датчиков первичной информации / В.Г. Спирин // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А.С. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная дню Радио. - М., 2005.- Вып. 60-2.- С. 71-75.
56. Спирин, В.Г. Интегрально-групповой метод компоновки микросборки / В.Г. Спирин // Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении. Межвузовский сборник статей по материалам Всероссийской научно-технической конференции. - Нижний Новгород-Арзамас: НГТУ-АПИ НГТУ, 2007. - С. 436-443.
57. Спирин, В.Г. Компенсация систематических погрешностей тонкопленочных элементов / В.Г. Спирин // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А.С. Попова. Серия: Научная сессия, посвященная дню Радио. - М., 2008.- Вып. 63.- С. 350-352.
58. Спирин, В.Г. Контроль структурных погрешностей тонкопленочных элементов / В.Г. Спирин // 18-ая Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Н. Новгород, НГТУ, 2008.- С. 101-102.
59. Спирин, В.Г. Многоуровневые платы с толстопленочной изоляцией / В.Г. Спирин // V межрегиональная научно-практическая конференция «Современные информационные и телекоммуникационные технологии в образовании, науке и технике», Арзамасский филиал Современной гуманитарной академии, 2008.- С 275-281.