CC BY
26УДК 621.793
DOI: 10.24151/1561-5405-2020-25-6-505-516
Исследование влияния технологических факторов на характеристики гибких безадгезивных фольгированных диэлектриков
А.В. Воробьев1, В.Д. Жора2, Н.И. Плис3, С.П. Тимошенков4
10ОО НПП «Поликом», г. Красногорск, Россия
2 ^
ГП «НИИмикроприборов» НТК «ИМК» НАН Украины, г.Киев, Украина
ОАО «Ангстрем», г. Москва, Россия
4Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
Из широкого спектра выпускаемых гибких фольгированных диэлектриков выгодно отличаются безадгезивные материалы. Они выдерживают воздействие высоких температур, позволяют существенно повысить плотность элементов и имеют лучшие качественные характеристики, так как адгези-вы оказывают отрицательное влияние на электрические характеристики изготавливаемых с их применением материалов и имеют сравнительно невысокую термостойкость. В работе рассмотрены безадгезивные гибкие фольгированные диэлектрики для электронной техники и технология их изготовления. Исследованы изменение свойств лакофольгового диэлектрика ФДИ-АП50 при хранении и влияние технологических факторов на степень усадки полимерной основы. Показаны преимущества безадгезивных фольгированных диэлектриков с полной имидизацией полимерной основы. Описана технология изготовления лакофольговых диэлектриков, используемых при производстве высоконадежных микросхем модификации 2 и высокотехнологичных мембран акустических преобразователей. Полиимидное основание диэлектриков имеет высокую адгезию к фольге и гарантированную равномерность степени имидизации 95-100 %. Этим обеспечивается стабильность технологических режимов в процессе изготовления изделий из данных материалов, а также повышение срока хранения лакофольговых диэлектриков до 12 месяцев.
Ключевые слова: гибкие фольгированные диэлектрики; лакофольговые диэлектрики; микросхемы на гибком носителе; мембраны акустических преобразователей
Для цитирования: Воробьев А.В., Жора В.Д., Плис Н.И., Тимошенков С.П. Исследование влияния технологических факторов на характеристики гибких безадгезивных фольгированных диэлектриков // Изв. вузов. Электроника. 2020. Т. 25. № 6. С. 505-516. DOI: 10.24151/1561-5405-2020-25-6-505-516
© А.В. Воробьев, В.Д. Жора, Н.И. Плис, С.П. Тимошенков, 2020
Investigation of the Influence of Technological Factors on the Characteristics of Flexible Non-Adhesive Foil Dielectrics
A.V. Vorobyov1, V.D. Zhora2, N.I. Plis3, S.P. Timoshenkov4
1LTD «Polikom», Krasnogorsk, Russia
2
State Enterprise «Research Institute of Microdevices» STC «IMK» NAS
Ukraine, Kiev, Ukraine
LTD «Angstrem», Moscow, Russia
4National Research University of Electronic Technology, Moscow, Russia polycommail @yahoo.com
Abstract. Currently, the traditional use of varnish-foil dielectrics for manufacturing resistors, resistive assemblies and heating elements has been supplemented by their application in production of thermal resistors, the membranes of acoustic and photoelectric transformers. As a rule, the non-adhesive foil dielectrics sustain the affect of high temperatures, permit to significantly increase the density of elements and have better quality characteristics, because the adhe-sives have negative effect upon the electrical characteristics of the materials, manufactured with their application. Also, the adhesives have comparatively low thermal resistance, which manifests on the total thermal resistance of foil dielectric and the items manufactured on it, especially in case when as a base polyimide is used. In the paper the flexible foil dielectrics for electronic equipment and their manufacturing technology have been considered. The advantages of the non-adhesive foil dielectrics with complete imidization of the polymer base have been shown. The technology of manufacturing the varnish-foil dielectrics, used in manufacturing highly reliable microcircuits of modification 2 and of highly technological membranes of acoustic transformers, has been developed. The polyimide base of the dielectrics has high adhesion to foil and the guaranteed uniformity of the imidization extent 95-100 %. This provides the stability of technological conditions in the process of manufacturing the items from the given materials, as well as an increase of the storage life of the varnish-foil dielectrics up to 12 months.
Keywords, flexible foil dielectrics; varnish-foil dielectrics; microcircuits on a flexible carrier; membranes of acoustic transducers
For citation: Vorobiev A.V., Zhora V.D., Plis N.I., Timoshenkov S.P. Investigation of the influence of technological factors on the characteristics of flexible non-adhesive foil dielectrics. Proc. Univ. Electronics, 2020, vol. 25, no. 6, pp. 505-516. DOI: 10.24151/1561-5405-2020-25-6-505-516
Введение. Развитие информационных технологий привело к расширению области применения гибких фольгированных диэлектриков в электронной аппаратуре. В частности, эти материалы используются для изготовления гибких печатных плат [1], гибких по-лиимидных носителей [2, 3], гибких кабелей [4], а также применяются в больших объемах при изготовлении RFID-антенн [4] и радиочастотных меток для защиты товаров от краж. Лакофольговые диэлектрики предназначены для изготовления резисторов, резистивных сборок и нагревательных элементов и в дополнение к этому для получения терморезисторов [5], мембран акустических и фотоэлектрических преобразователей [4, 6], а также для электромагнитного экранирования. В аэрокосмической области фольгированные диэлектрики обеспечивают радиационную защиту при эксплуатации скафандров [7].
По своему структурному строению фольгированные диэлектрики могут быть двухслойными (безадгезивные материалы), трехслойными, имеющими структуру металл -адгезив - полимер, и многослойными [8].
Из широкого спектра выпускаемых фольгированных диэлектриков, получаемых разными методами из самых различных материалов диэлектрического основания и металлических слоев [8], можно выделить безадгезивные фольгированные диэлектрики [9]. Такие материалы, как правило, выдерживают воздействие более высоких температур, позволяют существенно повысить плотность элементов [1] и имеют лучшие качественные характеристики, так как адгезивы оказывают отрицательное влияние на электрические характеристики изготавливаемых с их применением материалов [8]. Следует отметить также сравнительно невысокую термостойкость адгезивов, что сказывается на общей термостойкости фольгированного диэлектрика и изготавливаемых из него изделий, особенно в случае, когда в качестве основания используется полиимид [8].
Анализ методов изготовления безадгезивных фольгированных диэлектриков и применяемых полимерных материалов. В настоящее время безадгезивные фольгированные диэлектрики изготавливают следующими методами:
- напылением металлического слоя на полимерную пленку [7];
- нанесением жидкого лака на металлическую фольгу с последующим превращением его в полимерную пленку путем температурной обработки (лакофольговые диэлектрики) [10];
- напылением металлического слоя с последующим электрохимическим осаждением на него более толстого основного проводящего слоя [4];
- химической металлизацией с последующим электрохимическим осаждением [4].
Безадгезивные фольгированные диэлектрики с напыленным металлическим слоем,
чаще всего алюминиевым, используются для радиационной защиты в скафандрах, электромагнитного экранирования [7] и изготовления мембран акустических преобразователей [6]. Однако такие металлические пленки имеют сравнительно малую толщину, как правило менее микрона. Важно отметить, что напыление слоев - дорогая операция, существенно повышающая стоимость изготавливаемых изделий. Относительно дорого также изготавливать безадгезивные фольгированные диэлектрики химическим и электрохимическим осаждением.
В качестве диэлектрического основания для фольгированных диэлектриков применяются самые различные полимерные материалы: полиэфиры, в частности полиэтилен-терефталат, или Mylar, или лавсан; полиимид (Kapton различных типов) [1, 3, 10]; фторополимерные пленки (Teflon); жидкокристаллические полимеры (LCP); термопластичные пленки, такие, например, как полиэтилен, поливинилхлорид и др. Сравнительные характеристики этих материалов приведены в работе [1]. Толщина полимерного основания гибких фольгированных диэлектриков меняется в широких пределах, чаще всего она составляет от 10 до 125 мкм.
В настоящее время широко используются полиэфирные (Mylar) и полиимидные (Kapton) пленки [8]. Они имеют хорошие электрические характеристики и достаточную прочность при разрыве. Полиэфирные пленки характеризуются низкой стоимостью по сравнению с полиимидными пленками и низким влагопоглощением, однако являются горючими, плохо выдерживают пайку и становятся хрупкими при криогенных температурах. Полиимидные пленки имеют следующие важные свойства:
- поглощение влаги до 3 %;
- малая плотность [11];
- высокая радиационная стойкость [11];
- высокая электрическая прочность [12];
- низкая диэлектрическая проницаемость [11, 12];
- высокая по сравнению с другими полимерами теплопроводность [12];
- более высокая по сравнению с другими полимерами термостойкость [12];
- близость температурного коэффициента линейного расширения полиимида к значению этого коэффициента металлов, применяемых для изготовления фольгированных диэлектриков (меди и особенно алюминия) [8];
- высокая механическая прочность в сочетании с эластичностью [12];
- способность поддаваться травлению в сильнощелочных растворах, что позволяет получать в них сквозные отверстия с необходимыми техническими характеристиками [11, 12];
- незначительное газовыделение, что позволяет проводить вакуумное напыление различных металлов на полиимидные пленки и даже изготавливать многослойные гибкие платы [2, 3, 11, 13].
В ряду ароматических полиимидов наиболее ценным комплексом свойств характеризуется поли-4,4'-дифенилоксипиромеллитимид, получаемый по реакции поликонденсации пиромеллитового диангидрида и аминодифенилового эфира [12]. Пленки из такого материала известны в России как ПМ1, ФДИ и др., а в США - как Kapton различных типов.
Сравнительные технические характеристики материалов, наиболее часто применяемых в качестве полимерного основания фольгированных диэлектриков, приведены в табл.1 [8].
Таблица 1
Технические характеристики пленок, используемых в качестве полимерного основания
фольгированных диэлектриков
Table 1
Technical characteristics of films used as the polymer base of foil dielectrics
Тип полимера Прочность при разрыве, МПа Относительное удлинение при растяжении, % Электрическая прочность, кВ/мм Диэлектрическая проницаемость Тангенс угла потерь Коэффициент теп-лопрово-димости, Вт/(м-К) Диапазон рабочих температур, °С
Поли- имид Kapton 175 - 180 [1, 2, 10, 11] 60 [1] 280-300 [11] 3,5 [1] 0,003 [1] 0,14-0,20* - 200... +300 и выше [2, 10, 11, 13]
Полиэфир Mylar 180 [1] 120 [1] 276 [1] 3,2 [1] 0,005 [1] 0,14* - 20. +100 [14]
"Данные производителей полимерных пленок.
В качестве материала проводящего слоя используется преимущественно медная фольга, как электролитическая, так и катаная [1], представленная на рынке в широком ассортименте. Последняя является более качественной и обеспечивает большую устойчивость к многократным перегибам. При ее использовании требуется обязательная подготовка поверхности основания для повышения шероховатости с целью улучшения адгезии между слоями. Следует отметить такой недостаток меди, как высокая окисляе-мость ее поверхности [3], создающая трудности при монтаже. В связи с этим медь в изделиях используется преимущественно в составе многослойных проводников, в которых предусматривается защита ее поверхности. В случае специальных требований
всегда имеется широкий выбор фольги других металлов, в частности алюминия, никеля и его сплавов. Применяется также фольга из сплавов меди (бериллиевая бронза) и железа (нержавеющая сталь, сплав Iconel) [1].
Появление таких изделий, как RFID-антенны, радиочастотные мягкие метки для защиты товаров от краж, гибкие печатные кабели, гибкие полиимидные носители, обусловили необходимость выпуска гибких фольгированных диэлектриков с использованием не только медной, но и алюминиевой фольги, обеспечивающей снижение веса и стоимости изделий и имеющей ряд дополнительных преимуществ [8]. Важнейшим из них является совместимость выводов из алюминиевой фольги с кристаллами микросхем. Это обусловлено тем, что в качестве материала контактных площадок кристаллов в основном применяется алюминий. В таком случае при использовании алюминия в качестве проводящего слоя гибких носителей, шлейфов или антенн в местах соединения выводов с контактными площадками кристаллов образуется однокомпонентная система Al-Al, в которой исключается появление хрупких интерметаллических соединений в твердой фазе при эксплуатации приборов, в том числе при повышенных температурах [15]. Другим важным преимуществом алюминия является то, что он имеет малый заряд ядра (Z = 13), не образует при облучении вторичных изотопов и устойчив к воздействию радиации [11, 15]. Это актуально в случаях необходимости обеспечения работоспособности изделий в условиях радиационных нагрузок, а также при ядерных и космических исследованиях. Отметим, что алюминиевая фольга в отличие от медной выпускается только катаной.
Разработка гибких безадгезивных фольгированных диэлектриков. В России выпускаются гибкие диэлектрики, изготовленные преимущественно из электролитической медной фольги и полиэтилентерефталатной или полиимидной пленки, соединенных между собой с помощью адгезива (ПФ, ДФГ, ЭФП и др.). Однако, поскольку качество таких материалов низкое, изготовить из них современные высоконадежные изделия, например военного назначения, невозможно [1]. Это обусловлено более низкой пластичностью электролитической медной фольги по сравнению с катаной, высокой степенью усадки диэлектрического основания изделий после стравливания фольги, недостаточной устойчивостью диэлектриков к воздействию расплавленного припоя из-за низкой термостойкости адгезивов, а также нестабильностью физических, механических и электрических характеристик материалов [1]. В связи с этим изготовители гибких печатных плат вынуждены использовать более качественные импортные материалы, применение которых запрещено действующим стандартом на печатные платы военного назначения (ГОСТ РВ 5998-002).
Из безадгезивных фольгированных материалов в России выпускались в основном диэлектрики лакофольговые типа ФДИ-АП50 и ФДИ-А220 на полиимидном основании с толщиной алюминиевой фольги 30 мкм и полиимидной пленки 20 мкм. Однако эти материалы являются нестабильными (табл.2), так как степень полимеризации (имиди-зации) их основания низкая (до 70 %), вследствие чего они имеют ограниченный гарантийный срок хранения (не более трех месяцев). Кроме того, диэлектрическое основание изменяет свои размеры (дает усадку) в процессе изготовления изделий как после стравливания фольги, так и при проведении технологических операций термообработки. Последнее обстоятельство обусловлено тем, что изделия, изготовленные из лакофольго-вых диэлектриков с пониженной степенью имидизации, требуют обязательной финишной термообработки при температуре 300 °С для полного завершения процесса имидизации. Поэтому при проектировании сложных многовыводных изделий, в частности гибких полиимидных носителей для сборки микросхем [2, 3, 13, 15], микрокабелей и шлейфов, из таких материалов необходимо учитывать поправку на усадку [14].
Таблица 2
Изменение свойств лакофольгового диэлектрика ФДИ-АП50 при хранении
Table 2
Change in the properties of the varnish-foil dielectric FDI-AP50 during storage
Технические свойства Исходное Через 8 месяцев после хранения
материала значение До имидизации После имидизации
Прочность лаковой пленки при разрыве, МПа 102,9 71,0 103,0
Относительное удлинение ла-
ковой пленки при разрыве, % 7,9 3,9 15
Различают обратимые и необратимые изменения линейных размеров полимерных пленок [2, 3]. Обратимые изменения связаны с влиянием технологических операций. Например, линейные размеры увеличиваются с ростом температуры и уменьшаются при остывании изделий. Необратимые изменения обусловлены процессами, протекающими в структуре пленки, и представляют собой собственно усадку материала. Необратимые изменения в пленках могут быть связаны с процессами поликонденсации, циклизации или межмолекулярной сшивки, происходящими в процессе изготовления изделий из полимеров [14]. Усадка материалов при этом связана с уменьшением свободного объема их макромолекул, так как более длинные химические связи заменяются более короткими [16].
Усадка пленки приводит к появлению внутренних напряжений в полиимидных элементах, их деформации и, как следствие, к смещению выводов гибких носителей [14]. Это смещение вызывает изменение габаритно-присоединительных размеров и ухудшает совмещаемость выводов носителя с контактными площадками при сборке и монтаже, чем затрудняется проведение сборочных операций.
При изготовлении изделий из лакофольговых диэлектриков с пониженной степенью имидизации, например гибких полиимидных носителей, усадочные явления проявляются особенно сильно. По завершении фотолитографических операций при проведении финишной термической обработки происходит внутримолекулярная дегидроциклизация амидокислотных звеньев макромолекул полимера [12]. Усадочные явления при изготовлении гибких полиимидных носителей проявляются дважды (табл.3). Уход линейных размеров А/ гибких носителей обнаруживается уже после проведения фотолитографии. В ходе последующей термообработки при температуре порядка 300 °С вследствие высокой пластичности алюминиевой фольги происходит дальнейшее уменьшение размеров полиимидной пленки.
Таблица3
Усадка линейных размеров гибких носителей, изготовленных из лакофольгового диэлектрика ФДИ-АП50
Table 3
Shrinkage of flexible media made of varnish-foil dielectric FDI-AP50
Усадка А4, % А/y , %
После фотолитографии 0,25 0,42
После термообработки 0,25 0,38
Общая 0,50 0,8
Степень усадки гибких носителей определяется в наиболее критичных местах путем измерения расстояний между осями крайних выводов носителей в местах сварки с кристаллом во взаимно перпендикулярных рядах Д4 и Д1у. Измерения проводятся с помощью микроскопа УИМ-23. При этом за результат принимается среднее значение девяти параллельных измерений. Степень усадки рассчитывается по формуле
с = ^-100 = — -100, / /
где 1о - выбранный линейный размер на фотошаблоне, мкм; l - этот же размер на гибком носителе, мкм; Д1 - уход размеров по отношению к фотошаблону, мкм.
Различия в степени усадки гибких носителей по осям x и у можно объяснить конструктивными особенностями гибких носителей, так как на ее значение оказывают влияние форма выводов, особенности топологического рисунка изделий и наличие специальных противоусадочных элементов [14]. Технологические факторы (температура, время и условия термообработки) также могут оказывать существенное влияние на усадку гибких носителей. Установлено, что степень усадки изделий мало зависит от времени термообработки при постоянной температуре 300 °С при остывании гибких носителей в специальных приспособлениях и только при остывании на воздухе увеличение времени термообработки до двух часов приводит к некоторому увеличению усадки (рис.1). Это объясняется тем, что при резком охлаждении полимера на воздухе из-за термического удара его макромолекулы не успевают прийти в равновесное состояние, вследствие чего в диэлектрическом основании увеличиваются внутренние напряжения. Зависимость усадки гибких носителей от температуры термообработки (рис.2) показывает [14], что степень усадки существенно возрастает при ее росте выше 300 °С, поэтому такие температурные режимы нежелательны.
Постоянное повышение уровня интеграции микросхем, собираемых с использованием гибких полиимидных носителей и микрокабелей, сопровождается увеличением числа их выводов до нескольких сотен. Это приводит к необходимости уменьшения шага выводов до 80 мкм [15], а иногда до 50 мкм [17]. Изготовление таких сложных многовыводных изделий возможно только за счет существенного повышения качества
о4
и
Я
2 -
я о
J
я
о
<о U
0,9 0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
Alx
My
4-- •—'
0,5 1 1,5
Время термообработки т, ч а
и"
s
а.
а «
о >, J5 Я о с 0> н U
1
0,9 0,8
0,7 0,6 0,5 0,4
мх^
My
» -
0,5 1 1,5 2
Время термообработки т, ч б
Рис.1. Зависимость степени усадки гибких носителей от времени термообработки при температуре 300 °С: а - остывание изделий в приспособлениях; б - остывание изделий на воздухе [14] Fig. 1. The flexible carrier shrinkage degree vs heat processing period under temperature of 300 °С: a - cooling of product in the appliance; b - cooling of product in the air [14]
и стабильности свойств лакофольговых диэлектриков, а также уменьшения толщины алюминиевой фольги до 14 мкм, а в некоторых случаях и до 10 мкм [17]. Для изготовления высокотехнологичных мембран акустических преобразователей необходимы лакофольговые диэлектрики с толщиной алюминиевой фольги 10, 14, 20, 25 и 30 мкм.
Разработка и организация серийного выпуска безадгезивных лакофольговых диэлектриков, получаемых нанесением поли-имидного лака на металлическую фольгу при полной имидизации полиимидной основы, а также повышение качества и стабильности свойств изготавливаемых материалов являются актуальными. Это позволит уменьшить усадку изделий примерно вдвое за счет исключения влияния на нее термообработки при температуре 300 °С, так как полная имидизация будет проводиться в рулоне еще до их изготовления. Кроме того, уменьшится трудоемкость изготовления изделий за счет исключения операций их загрузки в приспособления для проведения полной имидизации и выгрузки и повысится их качество, так как уменьшится их за-грязняемость.
Технологический процесс изготовления безадгезивных фольгированных (лакофольговых) диэлектриков включает в себя следующие основные операции [10]: подготовку поверхности фольги; формирование слоя полиимидной пленки; термообработку лакофольгового диэлектрика; обрезку краев диэлектрика; контроль качества.
Подготовку поверхности фольги проводят в соответствии с рекомендациями, приведенными в [10]. Для этого металлическую фольгу предварительно подвергают очистке и обезжириванию в этиловом спирте и парах трихлорэтилена для улучшения смачиваемости поверхности металла жидким полиимидным лаком при его последующем нанесении. Затем фольгу обдувают очищенным воздухом для удаления остатков растворителей.
Формирование слоя полиимидной пленки на фольге проводят на специализированной установке рулонным методом. Перед нанесением полиимидного лака его фильтруют для удаления механических примесей, следов влаги и пузырьков воздуха. Для нанесения жидкого лака используют щелевые фильеры, обеспечивающие равномерность толщины лакового покрытия не хуже ± 2 мкм по всей ширине материала. В качестве полиимидного лака используют, например, лак АД-9103ИС, предназначенный для производства пленок и фольгированных диэлектриков. Данный лак имеет высокую вязкость и более высокую стойкость к кислотам, используемым при производстве изделий из данных материалов.
Перед нанесением лак АД-9103ИС доводят до нужной рабочей вязкости растворителем - диметилформамидом. Сушку нанесенного лака проводят в сушильной камере, обогреваемой потоком горячего воздуха или другого газа (теплоносителя) от калорифера, при плавном постепенном ступенчатом повышении температуры от комнатной до 100 °С.
Термообработка полученного фольгированного диэлектрика осуществляется для достижения степени полимеризации (имидизации) нанесенной лаковой пленки до
Рис.2. Зависимость степени усадки гибких носителей от температуры термообработки при
выдержке в течение 1 ч [14] Fig.2. The flexible carrier shrinkage degree vs heat processing temperature t and exposure time of 1 hour [14]
95-100 %. Для этого металлическую фольгу со сформированным полиимидным покрытием наматывают в рулон вместе с прокладочной полимерной лентой коррекса. Между ней и фольгированным диэлектриком создается зазор не менее 2 мм по всему рулону. Это обеспечивает равномерную и одновременную температурную обработку и удаление паров растворителя и воды.
При термообработке намотанный рулон помещают в вакуумные сушильные камеры или вакуумные печи, проводят предварительную ступенчатую сушку при температурах от 120 до 230 °С для достижения степени полимеризации полиимидного покрытия 60-70 %, после чего осуществляют окончательную сушку при температуре 295-350 °С практически до полной степени полимеризации. При термообработке одновременно происходит отжиг алюминиевого слоя, вследствие чего он становится мягким и пластичным, следовательно улучшается свариваемость выводов у изготавливаемых изделий. После остывания обрезают края диэлектрика (при необходимости) и проверяют его качества на соответствие требованиям технических условий на матеВшспжие качественные характеристики фольгированных диэлектриков, изготавливаемых по разработанной технологии, достигаются за счет:
- проведения очистки, обезжиривания фольги и обдува для улучшения адгезии к ней полиимидной пленки;
- предварительной фильтрации полиимидного лака для удаления примесей и пузырьков воздуха;
- обеспечения равномерной и одновременной температурной обработки всего рулона диэлектрика, намотанного вместе с лентой коррекса, с целью гарантированной равномерности степени имидизации и отжига алюминия для улучшения его свариваемости;
- проведения термообработки в вакуумной камере или печи;
- доведения степени имидизации полиимидной пленки до 95-100 %.
В НПП «Поликом» организован серийный выпуск ряда лакофольговых диэлектриков (ФДИ-А24, ФДИ-А40 и др.) с разной толщиной фольги: алюминиевой - 10, 14, 20, 25 и 30 мкм, никелевой - 7 мкм (ЭФН-7), медной - 18, 35 и 50 мкм (ДЛ-ПМ), никелевого сплава 79НМ - 10 мкм (ФДИ-Р1). На все перечисленные материалы выпущены технические условия. Данные материалы используются для изготовления гибких поли-имидных носителей, шлейфов, микрокабелей, мембран акустических преобразователей, терморезисторов, нагревательных элементов и других изделий.
Рис.3. Серийно выпускаемые микросхемы на гибком полиимидном носителе с количеством выводов 64 (а) и до 48 (б) Fig.3. Commercially available chips on flexible carrier with 64 outputs (a),
with 48 outputs (b)
С использованием лакофольгового диэлектрика ФДИ-А50 разработаны и серийно выпускаются 19 типов (более 200 типономиналов) высоконадежных [18] микросхем (рис.3) на гибком полиимидном носителе (модификация 2), которые применяются в микроэлектронной аппаратуре преимущественно специального назначения
[19].
НПП «Поликом» на основе лакофольговых диэлектриков ФДИ-А24 и ФДИ-А40 серийно выпускает мембраны акустических преобразователей [6] для изготовления высококачественных широкополосных изодинамических акустических систем и излучателей для головных телефонов, как изодинамических, так и ортодинамических (рис.4).
Заключение. Лакофольговые диэлектрики имеют существенные преимущества перед фоль-гированными диэлектриками, поскольку изготавливаются без использования адгезивов. Рассмотренная технология позволяет осуществлять серийный выпуск безадгезивных фольгированных диэлектриков с высокими качественными характеристиками. Поли-имидное основание диэлектриков имеет высокую адгезию к фольге и гарантированную равномерность степени имидизации 95-100 %. Этим обеспечиваются стабильность технологических режимов в процессе изготовления изделий из данных материалов, а также повышение срока хранения лакофольговых диэлектриков до 12 месяцев.
Литература
1. Медведев А.М. Материалы для гибких печатных плат // Технологии в электронной промышленности. 2011. №3. С. 12-19.
2. Гуськов Г.Я., Блинов Г.А., Газаров А.А. Монтаж микроэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1986. 176 с.
3. Микроэлектронная аппаратура на бескорпусных интегральных микросхемах / И.Н. Важенин, Г.А. Блинов, Л.А. Коледов и др. М.: Радио и связь, 1985. 264 с.
4. URL: http//www.gts-flexible.co.uk//GTS Flexible Materials Ltd.: gts flexible.com (дата обращения: 20.04.2020).
5. ГОСТ Р 8.625-2006. Государственная система обеспечения единства измерений. Термометры сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний. М.: Стан-дартинформ, 2007. С. 27 с.
6. Гасанов М. Изодинамические излучатели PAD // Автозвук. 2008. Октябрь.
7. Polyimide Tape & Film. URL: http://www.cgstape.com//Specialize (дата обращения: 20.04.2020).
8. Воробьев А.В., Жора В.Д. Гибкие фольгированные диэлектрики: классификация и анализ направлений применения и совершенствования // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2014. №4. C. 56-61.
9. URL: https://pkf-elektroplast.com.ua/a386255-folgirovannye-dielektriki-raznoobrazie.html (дата обращения: 20.04.2020).
10. Воробьев В.Н., Воробьев А.В. Способ получения гибкого лакофальгового полиимидного материала // Патент России № 2240921. 2004.
11. Светодиодные модули на основе алюминиевой «chip on flex» (COF) технологии / В.Н. Борщев, А.М. Листратенко, В.А. Антонова и др. // Свгглотехшка та електроенергетика. 2008. №4. С. 31-37.
12. Бессонов М.И., Котон М.М., Кудрявцев В.В., Лайус Л.А. Полиимиды - класс термостойких полимеров. Л.: Наука, 1983. 328 с.
Рис.4. Мембрана акустического преобразователя для наушников, изготовленная из безадгезивного фольгированного
диэлектрика на полиимидной основе Fig.4. The headphone acoustic transform membrane made of non-adhesive foiled dielectric with polyimide base
13. Баширов А., Морозов В. Монтаж микросхем на гибком носителе - дань прошлому или приближение будущего? // Печатный монтаж. 2007. Вып.5.
14. Влияние конструктивно-технологических факторов на динамику усадки гибких носителей для ИС. / В.Д. Жора, А.Г. Шеревеня, З.А. Сергиенко и др. // Электронная техника. Сер. 7. ТОПО. 1991. Вып. 2(165). С. 40-45.
15. Сравнительный анализ методов сборки микросхем на гибких полиимидных носителях / В.Г. Вербицкий, Н.И. Плис, В.Д. Жора и др. // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2013. Вып. 5. C. 37-41.
16. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Химия, 1968. 536 с.
17. Комплексный подход к выбору конструктивно-технологических решений гибко-жестких одно-детекторных модулей для комптоновской медицинской томографии / В.Н. Борщов, В.А. Антонова, М.А. Проценко и др. // Сб. материалов Междунар. конф. «Инженерия сцинтилляционных материалов и радиационных технологий». Харьков: ИСМА, 2009. С. 111-127.
18. URL: https://www.angstrem.ru/ru/solutions/mikroelektronika-vysokoy-stoykosti (дата обращения: 20.04.2020).
19. URL: https://angstrem.ru/ru/manufacture/sborochnoe-proizvodstvo (дата обращения: 20.04.2020).
Поступила в редакцию 30.04.2020 г.; после доработки 30.04.2020 г.; принята к публикации 22.09.2020 г.
Воробьев Андрей Валерьевич - генеральный директор ООО «Научно-производственное предприятие «Поликом» (Россия, 143430, Московская обл., Красногорский р-н, р.п. Нахабино, ул. Красноармейская, 4, оф. 67), [email protected]
Жора Владимир Дмитриевич - кандидат технических наук, заместитель начальника отдела ГП «НИИ микроприборов» НТК «ИМК» НАН Украины (Украина, 04136, г. Киев, ул. Пивнично-Сырецкая, 3), [email protected]
Плис Николай Иванович - первый заместитель генерального директора АО «Ангстрем» (Россия, 124460, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 2, стр. 3), [email protected]
Тимошенков Сергей Петрович - доктор технических наук, профессор, директор Института нано- и микросистемной техники Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), [email protected]
References
1. Medvedev A.M. Materials for flexible printed circuit boards. Technologii v electronnoy promyshlennosti = Technologies in Electronic Industry. 2011, no. 3, pp. 12-19. (in Russian).
2. Guskov G. Ya., Blinov G.A., Gazarov A.A. Installation of microelectronic equipment. Moscow, Radio i svyaz Publ., 1986. 176 p. (in Russian).
3. Vazhenin I.N., Blinov G.A., Koledov L.A. et al. Microelectronic equipment based on integrated housing integrated circuits. Moscow, Radio i svyaz Publ., 1985. 264 p. (in Russian).
4. Available at: http//www.gts-flexible.co.uk//GTS Flexible Materials Ltd.: gts flexible.com (accessed: 20.04.2020).
5. GOST R 8.625-2006. State system for ensuring the uniformity of measurements. Resistance thermometers made of platinum, copper and Nickel. General technical requirements and test methods. Moscow, Standartinform Publ., 2007. 27 p. (in Russian).
6. Hasanov M. Isodynamic emitters PAD. Avtozvuk = Auto Sound. 2008. October. (in Russian).
7. Polyimide Tape & Film. Available at: http://www.cgstape.com//Specialize (accessed: 20.04.2020).
8. Vorobyev A.V., Zhora V.D. Flexible foiled dielectrics: classification and analisys of wais for application and improvement. Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature = Technology and design in electronic equipment, 2014, no. 4, pp. 56-61. (in Russian).
9. Available at: https://pkf-elektroplast.com.ua/a386255-folgirovannye-dielektriki-raznoobrazie.html (accessed: 20.04.2020).
10. Vorobyev V.N., Vorobyev A.V. A method for producing a flexible polyimide material glacialpower. Patent Russian no. 2240921, 2004. (in Russian).
11. Borshchev V.N., Listratenko O.M., Antonova V.A., Protsenko M.A., Tymchuk I.T., Kostyshyn Y.Y. LED modules on the basis of aluminium «Chip on flex» (COF) technique. Svitlotekhnika ta elektroenergetika, 2008, no. 4, pp. 31-37. (in Ukraine).
12. Bessonov M.I., Koton M.M., Kudryavtsev V.V., Laius L.A. Polyimides - a class of heat-resistant polymers. Leningrad, Nauka Publ., 1983. 328 p. (in Russian).
13. Bashirov A., Morozov V. Installation of microcircuits on a flexible carrier - a tribute to the past or an approaching future? Pechatny montazh = Printed Wiring, 2007, iss. 5. (in Russian).
14. Zhora V.D., Sherevenya A.G., Sergienko S.A. et al. The influence of structural and technological factors on the dynamics of shrinkage of flexible media for IC. Eslektronnaya texnika. Seriya 7: texnologiya, organizaciya proizvodstva i oborudovanie = Electronics. Series 7: technology, production organization and equipment, 1991, iss. 2(165), pp. 40-45. (in Russian).
15. Verbitskiy V.G., Plis N.I., Zhora V.D. et al. Comparative analysis of methods for the microcircuit assembly on flexible polyimide carriers. Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature = Technology and design in electronic equipment, 2013, no. 5, pp. 37-41. (in Russian).
16. Tager A.A. Physical chemistry of polymers. Moscow, Chemistry Publ., 1968. 536 p. (in Russian).
17. Borshchev V.N., Antonova V.A., Listratenko A.M. et al. An integrated approach to the selection of structurally-technological solutions of flexible-rigid single-detector modules for Compton medical tomography. Proceedings of the International Conference «Ingineering of Scintillation Materials and Radiation Technologies». Kharkov, ISMA Publ., 2009, pp. 111-127. (in Russian).
18. Available at: https://www.angstrem.ru/ru/solutions/mikroelektronika-vysokoy-stoykosti (accessed: 20.04.2020). (in Russian).
19. Available at: https://angstrem.ru/ru/manufacture/sborochnoe-proizvodstvo (accessed: 20.04.2020). (in Russian).
Received 30.04.2020; Revised 30.04.2020; Accepted 22.09.2020. Information about the authors:
Andrey V. Vorobyov - General Manager of the SMO «POLYCOM» LTD (Russia, 143430, Moscow region, Krasnogorsky distr., Nakhabino, Krasnoarmeyskaya st., 4, of. 67), [email protected]
Vladimir D. Zhora - Cand. Sci. (Eng.), Deputy Head of Department, State Enterprise «Research Institute of Microdevices» STC «IMK» NAS Ukraine (Ukraine, 04136, Kiev, Pivnichno-Syretskaya st., 3), [email protected]
Nikolay I. Plis - First Deputy General Director of JSC «Angstrem» (Russia, 124460, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 2, bl. 3), [email protected]
Sergey P. Timoshenkov - Dr. Sci. (Eng.) Prof., Director of the Institute of Nano- and Microsystem Technology, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), [email protected]
Информация для читателей журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»
Полные тексты статей журнала с 2009 по 2020 гг. доступны на сайтах Научной электронной библиотеки: www.elibrary.ru и журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»: http://ivuz-e.ru
