CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

31
TEC-ENC 9-1 TECNOLOGIAS HÍBRIDAS Estas tecnologias permitem a implementação de módulos funcionais, combinando e integrando técnicas diversas, para exercer funções sistêmicas como recepção, aquisição, processamento e/ou saída de informação. NECESSIDADE DAS TÉCNICAS HÍBRIDAS –Existem nichos onde os circuitos integrados monolíticos, sozinhos não podem as especificações necessárias, estas áreas são: Circuitos de Alta Freqüência Circuitos de Potência Conversores A/D, D/A Circuitos para Eletrônica Embarcada Circuitos para Bioengenharia Circuitos Eletrônicos Militares e Aeroespaciais VANTAGEMS DÁS TÉCNICAS HÍBRIDAS Funciona como Tecnologia Complementar Aumenta a densidade de Empacotamento dos circuitos Aumenta a densidade de Interconexão dos circuitos Diminui retardos de propagação de I/O Aumenta a capacidade de Potência • Possibilita Manufatura automatizada Aumenta Confiabilidade e diminui Custos

Transcript of CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

Page 1: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-1

TECNOLOGIAS HÍBRIDAS

•Es

tas t

ecno

logi

as p

erm

item

a im

plem

enta

ção

de m

ódul

os fu

ncio

nais

, co

mbi

nand

o e

inte

gran

do té

cnic

as d

iver

sas,

para

exe

rcer

funç

ões s

istê

mic

as

com

o re

cepç

ão, a

quis

ição

, pro

cess

amen

to e

/ou

saíd

a de

info

rmaç

ão.

•N

ECES

SID

AD

E D

AS

TÉC

NIC

AS

HÍB

RID

AS

–Exi

stem

nic

hos o

nde

os c

ircui

tos i

nteg

rado

s mon

olíti

cos,

sozi

nhos

não

pod

em a

s es

peci

ficaç

ões n

eces

sária

s, es

tas á

reas

são:

•C

ircui

tos d

e A

lta F

reqü

ênci

a•

Circ

uito

s de

Potê

ncia

•C

onve

rsor

es A

/D, D

/A•

Circ

uito

s par

a El

etrô

nica

Em

barc

ada

•C

ircui

tos p

ara

Bio

enge

nhar

ia•

Circ

uito

s Ele

trôni

cos M

ilita

res e

Aer

oesp

acia

is•

VA

NTA

GEM

S D

ÁS

TÉC

NIC

AS

HÍB

RID

AS

•Fu

ncio

na c

omo

Tecn

olog

ia C

ompl

emen

tar

•A

umen

ta a

den

sida

de d

e Em

paco

tam

ento

dos

circ

uito

s•

Aum

enta

a d

ensi

dade

de

Inte

rcon

exão

dos

circ

uito

s•

Dim

inui

reta

rdos

de

prop

agaç

ão d

e I/O

•A

umen

ta a

cap

acid

ade

de P

otên

cia

•Po

ssib

ilita

Man

ufat

ura

auto

mat

izad

a•

Aum

enta

Con

fiabi

lidad

e e

dim

inui

Cus

tos

Page 2: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-2

SEQUÊNCIA DE

PROJETO DE

CIRCUITOS

HÍBRIDOS

Page 3: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-3

MATERIAIS E APLICAÇÕES DAS TECNOLOGIAS HÍBRIDAS

Page 4: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-4

PRINCIPAIS TECNOLOGIAS HÍBRIDAS

•TEC

NO

LOG

IA D

E FI

LMES

FIN

OS

–Fi

lmes

de

espe

ssur

a m

áxim

a de

1 µ

m

•TEC

NO

LOG

IA D

E FI

LMES

ESP

ESSO

S–

Film

es e

ntre

5 e

30

µm

Page 5: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-5

MICRO

CIRCUITOS

USANDO

FILME FINO

Page 6: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-6

MÉTODOS DE DEPOSIÇÃO DE FILMES FINOS

Glo

w

Dis

char

geR

eduç

ão d

e H

idro

gêni

oO

rdin

ária

Ion

Plat

ing

Ord

inár

io

Mo-

CVD

MB

EIV

DR

eativ

o

CVD

por

C

VD p

or

Plas

ma

Plas

ma

Rea

ção

Rea

ção

Quí

mic

aQ

uím

ica

Dep

osiç

ão e

m

Dep

osiç

ão e

m

Vácu

oVá

cuo

Dep

osiç

ão

Dep

osiç

ão

por

por I

on B

eam

Ion

Bea

mSp

utte

ring

Sput

terin

g

Dep

osiç

ão

assi

stid

a a

Lase

r

RF

CVD

Dep

osiç

ão p

orVa

por

Quí

mic

o

PVD

Dep

osiç

ão p

or

Vapo

r Fís

ico

DEPOSIÇÃO POR VAPOR

Page 7: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-7

CONDUTORES DE FILME FINO

•São

em

ger

al c

ompó

sito

s mul

ticam

adas

de

vário

s m

etai

s, da

do q

ue n

ão e

xist

e um

film

e si

mpl

es q

ue p

ossu

a to

das a

s pr

oprie

dade

s de

um b

om c

ondu

tor.

–Es

tas p

ropr

ieda

des s

ão :

•B

aixa

resi

stiv

idad

e•

Boa

ade

são

ao su

bstra

to•

Boa

ade

são

às o

utra

s cam

adas

•Su

perf

ície

supe

rior q

ue p

rote

ge c

ontra

cor

rosã

o , p

erm

itind

o “W

ire B

ondi

ng”,

“TA

B”

ou re

fusã

o de

sold

a•

Ter c

ompa

tibili

dade

com

mét

odos

de

posi

cion

amen

to d

e e

“Die

s”

•Se

r cor

roíd

o se

letiv

amen

te•

Ter c

ompa

tibili

dade

com

quí

mic

as e

pro

cess

os h

íbrid

os

Page 8: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-8

CARACTERÍSTICAS COMUNS DOS CONDUTORES DE FILME

FINO (Cu, AL, Au)

Resis

tência

de F

olha

3-5

mΩ /

Espe

ssur

a<1

0µ m

Larg

ura d

e Lin

ha<2

5µ m

Ades

ão≈

20N/

mm2

Corre

nte d

e Rup

tura

100-

300

mA/

mm

Num

ero

de ca

mad

as1-

6Ta

man

ho d

e Via

<40

µ m

Resis

tência

de F

olha

3-5

mΩ /

Espe

ssur

a<1

0µ m

Larg

ura d

e Lin

ha<2

5µ m

Ades

ão≈

20N/

mm2

Corre

nte d

e Rup

tura

100-

300

mA/

mm

Num

ero

de ca

mad

as1-

6Ta

man

ho d

e Via

<40

µ m

Page 9: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-9

RESISTIVIDADE VS. SUBSTRATO EM CONDUTORES DE

FILME FINO

Page 10: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-1

0

SISTEMAS DE CONDUTORES/RESISTORES EM FILME FINO

Page 11: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-1

1

SEQÜÊNCIA DE PROCESSAMENTO DO

SISTEMA (OURO-NÍQUEL-CROMO)

Page 12: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-1

2

MATERIAL

TÍPICO PARA

SUBSTRATO

DE FILME

FINO

Page 13: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-1

3

IMPERFEIÇÕES

SUPERFICIAIS

EM SUBSTRATOS

DE FILME FINO

Page 14: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-1

4

TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS DE SUBSTRATOS CERÂMICOS

Page 15: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-1

5

CONDUTIVIDADE TÉRMICA DE SUBSTRATOS

Page 16: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-1

6

(CET) DE SUBSTRATOS

Page 17: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-1

7

PROPRIEDADEs DOS SUBSTRATOS PARA FILME FINO

Page 18: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-1

8

RESISTORES DE FILME FINO

R =

ρL/

A

A

= w

h–

com

: ρ=

Res

istiv

idad

e do

Mat

eria

l

–A

= Á

rea

da S

eção

–L=

Com

prim

ento

do

cam

inho

de

Cor

rent

e

•Se

w =

L a

resi

stên

cia

de fo

lha

é da

da

por:

R

= ρ/

h

em

/)

•U

ma

dada

resi

stên

cia

pode

ser e

xpre

ssa

em te

rmos

de

R

assi

m:

R =

R

L/w

•se

ndo

L/w

a ra

zão

de a

spec

to d

o re

sist

or

se L

/w =

N e

ntão

R=

N R

Com

N: N

úmer

o de

qua

drad

os

Page 19: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-1

9

GEOMETRIAS DE RESISTORES DE FILME FINO

•Em

ger

al o

val

or d

a re

sist

ênci

a in

clui

co

ntrib

uiçõ

es d

o N

: N

ode

qua

drad

os d

e se

gmen

tos r

etilí

neos

e

corr

eçõe

s par

a co

ntat

os, c

urva

s e

outra

s mud

ança

s de

form

a•C

onfig

uraç

ões p

ara

algu

ns re

sist

ores

típ

icos

, N

ode

qu

adra

dos e

fato

r de

corr

eção

dev

ido

à ge

omet

ria

Page 20: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-2

0

RESISTORES PARA VALORES OHMICOS ELEVADOS

•Pa

ra o

bter

resi

stor

es d

e va

loro

hmic

oel

evad

o se

m g

asta

r mui

ta á

rea,

no

rmal

men

te u

tiliz

a-se

a g

eom

etria

sanf

onad

a •

O n

umer

o de

qua

drad

os N

est

á da

do p

ela

segu

inte

exp

ress

ão

•se

ndo

C1

= co

rreç

ão p

ara

as c

urva

s •

C2

= co

rreç

ão p

ara

os c

onta

tos

Nw

ww

w wC

Lw

ww

w wC

rl

l

g l

rg

gl

g l

=−

++

− +

++

22

21

2

Page 21: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-2

1

OBTENÇÃO DE N PARA RESISTORES SANFONADOS

Na

tabe

la a

segu

ir te

m-s

e um

a fo

rma

de o

bter

o N

qua

ndo

wl=

wg

Page 22: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-2

2

LARGURA MÍNIMA PARA RESISTOR

•Éim

porta

nte

sabe

r a la

rgur

a m

ínim

a w

min

de fo

rma

que

o re

sist

or

poss

a su

porta

r um

a ce

rta d

issi

paçã

o de

pot

ênci

aP d

.•P

ara

uma

geom

etria

reta

ngul

ar, a

áre

a m

ínim

a do

resi

stor

éda

da

por:

Am

in=

P d/ p

max

, se

ndo

p max

a de

nsid

ade

de p

otên

cia

máx

ima

que

éde

term

inad

a po

r:–

Mat

eria

l do

film

e–

Con

dutiv

idad

e té

rmic

a do

subs

trato

–Te

mpe

ratu

ra a

mbi

ente

–M

ater

ial d

o su

bstra

to–

Tam

anho

do

resi

stor

•Par

a um

resi

stor

reta

ngul

ar e

ntão

:

wm

in=

[(P d

R

)/(p m

axR

)]1/

2

Page 23: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-2

3

VARIAÇÃO DOS RESISTORES COM A TEMPERATURA

•Out

ro fa

tor i

mpo

rtant

e no

s res

isto

res é

sua

depe

ndên

cia

com

a T

o,

para

alg

uns m

ater

iais

est

a de

pend

ênci

a po

de se

r exp

ress

a as

sim

:

R =

R

[1+α

(T-T

o)]

•Com

: T o

= Te

mpe

ratu

ra d

e re

ferê

ncia

•R

o

=Va

lor d

e R

@

To

•α

= C

oefic

ient

e de

var

iaçã

o da

re

sist

ênci

a co

m a

Tem

pera

tura

, sen

do

que:

α=

TCR

= (1

/ R

) d

R

/ d T

Page 24: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-2

4

CAPACITORES DE FILME FINO

C =

εrε o

(A/d

)•

ε o=

Perm

itivi

dade

do V

ácuo

(8,8

6 10

-10

F/m

) •

ε r=

Perm

itivi

dade

do F

ilme

Die

létri

co•

d =

Espe

ssur

a do

Film

e D

ielé

trico

•A

= Ár

ea d

o C

apac

itor

Page 25: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-2

5

CAPACITORES DE FILME FINO

•Um

par

âmet

ro p

ara

leva

r em

con

side

raçã

o pa

ra a

esc

olha

do

mat

eria

l die

létri

co é

a te

nsão

de

rupt

ura

Vb

do C

apac

itor.

Esta

ap

rese

nta

rela

ção

com

a re

sist

ênci

a à

rupt

ura

diel

étric

a do

mat

eria

l do

film

e, a

ssim

:

Vb

=E b

/ d

•Com

Eb:

Cam

po e

létri

co d

e ru

ptur

a e

d: D

istâ

ncia

ent

re p

laca

s.

•Por

con

side

raçõ

es d

e co

nfia

bilid

ade

a te

nsão

de

traba

lho

de u

m

Cap

acito

r de

film

e fin

o de

fine-

se:

Vr=

kV

b•c

om 0

<k <

1 (t

ipic

amen

te 0

,1-0

,5)

Page 26: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-2

6

ESTRUTÚRAS TÍPICAS DE CAPACITORES DE FILME FINO

Page 27: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-2

7

CAPACITOR INTERDIGITAL

•Apr

esen

ta u

ma

capa

citâ

ncia

dad

a po

r:

em (F

arad

/ uni

dade

de

com

prim

ento

)–

com

: n =

No

de d

edos

de

com

prim

ento

L–

w =

larg

ura

do p

adrã

o–

k1 =

Con

tribu

ição

dos

ded

os in

terio

res

–k2

= C

ontri

buiç

ão d

os d

edos

ext

erio

res

()

()

[]

CL wn

kk

ir

o=

+

−+

εε1

31

2

k1k2

Page 28: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-2

8

PROCESSAMENTO DE ESTRUTURAS HÍBRIDAS

MULTICAMADAS DE FILME FINO

•As e

stru

tura

s híb

ridas

mul

ticam

adas

de

film

e fin

o en

volv

em o

s se

guin

tes p

asso

s par

a se

u pr

oces

sam

ento

:–

Prep

araç

ão d

o su

bstra

to in

icia

l–

Apl

icaç

ão d

e pr

ecur

sore

s–

Form

ação

de

Via

s–

Cur

a do

Pol

ímer

o –

Met

aliz

ação

do

diel

étric

o•O

s pol

imid

as sã

o os

mat

eria

is m

ais u

sado

s par

a es

trutu

ras

mul

ticam

ada

com

film

e fin

o, d

evid

o a

:–

Bai

xa c

onst

ante

die

létri

ca ε

r: 3.

5;–

Res

istê

ncia

a so

lven

tes;

–A

lta te

mpe

ratu

ra d

e tra

nsiç

ão v

ítrea

;–

Boa

s car

acte

rístic

as d

e pl

anar

izaç

ão;

–A

lta e

stab

ilida

de té

rmic

a T

g: 28

0 o C

–Fa

cilid

ade

de d

epos

ição

(Spi

n C

oatin

g)

Page 29: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-2

9

MULTICAMADAS COM POLIMIDA (VIA HOLE)

•Exi

stem

div

erso

s pro

cess

o de

ge

raçã

o de

“V

ia H

ole”

usa

ndo

Polim

ida:

–Usa

ndo

Foto

-Res

istp

ositi

vo–U

sand

o Fo

to-R

esis

tneg

ativ

o–U

sand

o m

étod

os d

e co

rros

ão

seca

:•C

orro

são

Isot

rópi

ca (B

PE)

•Cor

rosã

o D

ireci

onal

(RIE

)–U

sand

o Po

limid

a Fo

to-s

ensi

tivo

Page 30: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-3

0

FORMAÇÃO DE VIAS (Cont.)

Page 31: CURSO: SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM MATERIAIS, PROCESSOS …

TE

C-E

NC

9-3

1

Metalização de Vias

•O

pro

cess

o de

met

aliz

ação

de

via

s seq

ue o

s seg

uint

es

pass

os:

–For

maç

ão d

as V

ias

–Dep

osiç

ão d

e N

íque

l “E

lect

role

ss”

–Dep

osiç

ão d

e ca

mad

a de

ad

esão

por

“Sp

utte

ring”

–Apl

icaç

ão d

e “F

oto-

Res

ist”

e

defin

ição

de

padr

ões

–El

etro

dep

osiç

ão d

e co

bre

–Rem

oção

de

“Fot

o-R

esis

t”

e co

rros

ão d

e ca

mad

a–A

caba

men

to “

Flas

h” d

e

níqu

el “

Elec

trole

ss”