Тонкоплёночные конденсаторы, используемые в МСБ, состоят из двух плёночных металлических обкладок и диэлектрического слоя между ними. Иногда в качестве конденсаторов используют пересечение проводников. Также можно встретить гребенчатые конденсаторы.
![]() |
, где С0 – удельная емкость.
В качестве материала обкладок чаще всего применяется алюминий, так как другие материалы (золото, серебро) имеют низкую адгезию и высокую миграционную способность. Типичные параметры плёночных конденсаторов:
Материал обкладки | Материал диэлектрика | Со, пФ/мм2 | Сmax, нФ | d, % | ТКЕ, % / °С | Q (10Гц) | Eпр В/мкм |
Аl | Si0 | 60-100 | ±15 | 0,2 | 50-100 | ||
А1+Ni | А1203 | 4-104 | ±15 | 0,03 | <500 | ||
Аl | GеО | 100-200 | ±15 | 0,15 | 10-50 | ||
Та+Ni, Та | Та2O5 | 105 | ±15 | 0,02 | <500 | ||
Толстоплёночные | 104 | ±20 | 0,05-0,15 |
Стабилизация параметров тонкоплёночных конденсаторов осуществляется термообработкой или посредством импульсной электрической тренировки, путем подачи последовательности прямоугольных импульсов в результате чего происходит «залечивание» слабых мест в конденсаторе (применяется как в процессе напыления, так и после изготовления).
Подгонка выполняется методом импульсного разряда, выжигающего слабые места в диэлектрике, а также выжиганием лучом лазера части верхней обкладки для понижения ёмкости. Осуществление подгонки сопряжено с трудностями, обусловленные трехслойной структурой, то есть возможностью закорачивания обкладок по торцу вдоль граница удаляемого участка. Механическое удаление верхнего слоя (или его испарение) трудно контролировать в виду разрушения диэлектрика.
Тонкопленочный конденсатор является наиболее ненадежным функциональным элементом пассивной части МСБ вследствие несовершенства диэлектрического слоя и наличия ослабленной зоны под выводы верхней обкладки в месте излома диэлектрика над границей нижней обкладки.
3. Тонкоплёночные индуктивности
Выполняются в виде спирали, чаще всего из золота. Ширина проводящего слоя - 30 - 50 мкм, ширина просвета - 50 - 100 мкм. Данные индуктивности имеют от Зх до 5ти витков и обычно работают в СВЧ диапазоне (3...5 ГГц). Если рабочая частота не превышает 100 МГц, то предпочтение отдаётся навесным индуктивностям.
Служебные элементы
В МСБ также присутствуют коммутационные проводники и контактные площадки. В целях сокращения количества технологических операций коммутационные проводники и контактные площадки изготовляются одновременно только для простых МСБ, предоставляющих возможность выполнить топологию в одном слое.
Для топологически сложных ГИС необходимо выполнять пересечения контактных проводников, что вносит дополнительные элементы ненадежности вследствие несовершенства изоляции диэлектрических пленок.
Материал для выполнения служебных элементов должен обладать:
§ высокой электропроводностью;
§ теплостойкостью;
§ химической инертностью;
§ физико-химической совместимостью с другими материалами;
Специальные требования вытекают из функционального назначения контактных площадок, предназначенных для подсоединения дискретных компонентов и внешних выводов МСБ. Сложности: при высокой электропроводности уменьшается адгезия (золото, медь, серебро), а при высокой адгезии материалы (хром, титан) плохо поддаются сварке и пайке, поэтому часто проводники и контактные площадки выполняются из нескольких слоев:
1. Высокоадгезионный
2. Высокоэлектропроводный
3. Защитный