박막 내장 저항기의 성능 평가

박막 마이크로 스트립 회로는 마이크로파 통신, 전자 대책(ECM), 항공우주 산업 등에 널리 적용되어 왔습니다. 박막 IC(집적 회로)를 제조할 때 증착된 박막 저항 재료를 적용하여 제조하는 것이 매우 중요합니다. 고정밀, 고정밀 박막 임베디드 저항기. 박막 IC는 박막 저항기에 대한 엄격한 요구 사항을 요구합니다.

제곱 저항은 충분히 넓어야 합니다.
b.저항의 온도 계수는 작아야 합니다.
c.기판과의 접착력은 충분히 강해야 합니다.
d.박막 저항기는 안정적이고 신뢰할 수 있는 성능을 제공해야 합니다.
e.필름은 쉽고 편리해야 합니다.
f.고온 처리, 높은 온도를 견딜 수 있어야 합니다. 힘과 비교적 넓은 적용 범위.

임베디드 PCB에 대한 간략한 소개

1959년에 Jack Kilby가 발명한 최초의 IC에는 두 개의 트랜지스터와 저항만 포함되어 있었습니다. 오늘날에는 수천만 개의 트랜지스터를 하나의 PC 칩에 결합하기 위해 여러 복잡한 기술이 적용됩니다. 전자 제품이 소형화 및 다기능화를 향해 나아가면서 점점 더 높아지는 요구를 충족시키기 위해 일종의 내장형 수동 부품 기술이 등장했습니다. 수동 부품과 활성 부품의 비율은 약 20:1이며 비율이 증가함에 따라 무결성이 점차 올라갑니다. PCB에 내장된 수동 부품이 많기 때문에 SMT를 통해 제조되는 회로 기판의 면적은 임베디드 기술로 제조된 기판에 비해 40% 감소합니다. 1980년대 초반에는 일반적으로 평면 형태로 구현되는 내장형 수동 부품 기술이 시작되었습니다. 수동 부품 분류에 따라 임베디드 PCB는 임베디드 저항 PCB, 임베디드 커패시터 PCB 및 임베디드 인덕터 PCB로 더 분류될 수 있습니다. 저항, 커패시터 및 인덕터는 모든 전자 시스템에서 거의 볼 수 있으며 시스템에 임피던스를 제공하고 에너지를 저장합니다. 내장된 수동 부품 중 커패시터와 저항이 전체의 최소 80%를 차지합니다. 지금까지 내장형 수동소자는 필터, 감쇠기, 발룬, 블루투스, 전력증폭기 등 다양한 회로 분야에 널리 적용되어 왔습니다. 또한 디지털 신호의 고속 및 고주파 개발, 지속적인 전압 감소 등 일부 경향이 있습니다. 수동 부품의 점진적인 기능 강화 및 신호 전송의 점진적인 고밀도화는 전자기 결합 및 신호 혼선을 제거하기 위해 더 많은 저용량 바이패스 커패시터의 참여를 요구합니다. 따라서 임베디드 커패시터 PCB 기술은 업계에서 광범위한 관심을 끌고 있습니다.

내장 저항기의 장점

내장형 저항기의 장점은 주로 전기적 성능, PCB 설계 및 신뢰성의 세 가지 측면에서 나타납니다.

• 전기적 이점

ㅏ. 라인 임피던스 매칭을 개선하는 데 도움이 됩니다.
b. 신호 경로가 짧아지고 직렬 인덕턴스가 감소합니다.
c. 누화, 노이즈 및 EMI(전자기 간섭)를 감소시킵니다.

• PCB 설계 장점

ㅏ. 활성 부품 밀도 향상 및 폼 팩터 감소로 이어집니다.
b. 비아가 필요하지 않으므로 라우팅이 개선됩니다.
c. 결과적으로 보드가 단순화되고 크기가 줄어들고 밀도가 높아집니다.

• 향상된 안정성

아래 표는 내장 저항기의 향상된 신뢰성을 보여줍니다.

항목	매개변수
낮은 RTC	<50PPM
수명 테스트	100,000시간; <110°C에서 2% 드리프트
광역 주파수에서 안정적	40GHz 이상에서 테스트됨
납땜 접합	없음
테스트 단계	내부 레이어 및 베어 보드

박막 성능을 결정하는 요소

지금까지 박막 저항 재료는 크롬 재료, 탄탈륨 재료 및 티타늄 재료를 포함하는 광범위한 응용 범위를 포괄합니다. 크롬 박막 저항기와 비교할 때 탄탈 박막 저항기는 우수한 화학적 안정성 및 내식성, 높은 신뢰성, 넓은 저항 범위 및 높은 안정성과 같은 많은 우수한 성능을 제공하므로 광범위한 응용 분야에 이상적인 박막 저항기 재료입니다. 전망.

저항 박막의 균일성은 진공 캐비티 내에서 기판의 위치가 변화함에 따라 기판에 제작된 저항이 어떻게 변화하고 동일한 기판이 이동함에 따라 저항이 어떻게 변화하는지를 의미한다. 박막의 균일성을 주도하는 주요 요인은 기판과 대상 물질 사이의 상대 위치, 증착 속도 및 진공도입니다. 박막 IC에 적용할 수 있는 탄탈륨 질화물(TaN) 필름은 동일한 기판과 다른 위치의 기판 간에 우수한 균일성이 특징입니다. 또한, 서로 다른 배치 간의 저항 오차가 우수한 균일성으로 낮게 유지됩니다. 현재 TaN 필름 준비에 사용할 수 있는 두 가지 준비 방법이 있습니다:물리적 기상 증착 및 화학적 기상 증착. 전기 저항의 안정성과 신뢰성, 정확성 및 균일성은 TaN 필름 제조에서 중요한 역할을 합니다. 저항의 정확성을 보장하기 위해 주로 레이저 또는 산화를 통해 저항을 수정합니다. 그러나 두 방법 모두 레이저가 저항막에 의한 내전력으로 저항 그래픽을 손상시킬 수 있는 반면 산화를 통한 저항 수정은 낮은 속도와 낮은 신뢰성을 겪는 몇 가지 단점이 있습니다.

이 기사에서는 TaN 박막을 준비하기 위해 마그네트론 반응성 스퍼터링을 이용하고 TaN 박막 균일성과 성능에 대한 균일한 플레이트 위치와 같은 기술적 매개변수의 영향을 연구하여 저항률의 정확한 제어 기술을 결정합니다. 또한 N₂의 유량비에 따른 증착 스캐닝 속도 및 영향을 연구 및 분석합니다. TaN 박막 및 성능.

박막 성능 분석

• 균일성 분석

105cm/min의 고정 주사속도와 질소유량율 10%의 조건에서 TaN 박막의 균일성을 분석하였다. 내부 시트 균일성은 다음 공식을 통해 계산할 수 있습니다. .

저항을 측정하기 위해 저항 기기가 적용되고 각 베이스 시트는 측정을 위해 60포인트를 희생해야 합니다. 결과는 다음과 같습니다.

<스타일="텍스트 정렬:센터;" bgcolor="#2baf75">R_□최대 <스타일="텍스트 정렬:센터;" bgcolor="#2baf75">R_{□최소 <스타일="텍스트 정렬:센터;" bgcolor="#2baf75">R□평균 <스타일="텍스트 정렬:센터;" bgcolor="#2baf75">균일성} <스타일="텍스트 정렬:센터;" bgcolor="#2baf75">Ω•□ ^-1 <스타일="텍스트 정렬:센터;" bgcolor="#2baf75">Ω•□ ^-1 <스타일="텍스트 정렬:센터;" bgcolor="#2baf75">%

위치
	Ω•□ -1
1	55.70	53.51	54.86	2.00
2	48.04	47.08	47.66	1.01
3	53.96	51.91	52.78	1.94

4inch 크기의 베이스 시트에 TaN 박막의 저항 분포를 나타냅니다. 따라서 2번 위치의 베이스 시트는 내부 시트의 균일성이 가장 좋은 반면, 플레이트 가장자리 또는 타겟 재료 가장자리에 가까운 베이스 시트는 타겟 물질 가장자리에 가까운 타겟 물질의 제곱 저항 변동 및 내부 시트 균일성이 상대적으로 불량한 특징을 나타냅니다. 최악이다. 균일성이 나쁜 TaN 박막은 고정밀 네트워크 저항 제조에 큰 영향을 미칩니다.

타겟재 가장자리에 가까운 박막의 불균일을 극복하기 위해 균일한 판을 설치하여 증착 영역을 선택적으로 덮어 막의 균일성을 제어할 수 있으므로 증착된 박막을 조정할 수 있습니다.

• 증착 스캔 속도 분석

스캐닝의 가속화에 따라 TaN 박막의 제곱 저항은 선형 개선과 함께 확대되는 경향을 나타냅니다. 스캔 속도가 높을수록 증착 시간이 짧아지고 박막의 원자 수도 줄어듭니다. 필름도 얇아집니다. 박막 생성 과정에서 세 가지 구조가 가능합니다:섬형 구조, 그물형 구조 및 연속 구조. 박막의 특성은 그 구조 및 요소와 밀접한 관련이 있습니다. 필름이 상대적으로 얇으면 필름이 섬 구조로 들어옵니다. 필름이 두꺼워지면 섬구조가 망구조와 연속구조로 변한다. 그러나 저항 박막의 경우 전도성 위상, 반도체 위상 및 절연 위상의 세 가지 유형의 위상 구조를 사용할 수 있습니다. 섬 구조에서 전도성 위상 입자는 절연 위상으로 둘러싸인 셔터 섬과 같은 박막에 흩어져 있습니다. 따라서 필름 스퀘어 저항이 상대적으로 높습니다. 그러나 그물 모양의 구조는 실제로 전도성 입자 간의 상호 연결로 구성된 전도성 네트워크입니다. 절연 단계는 낮은 제곱 저항으로 네트워크 내부에 흩어져 있습니다. 연속 구조는 전도성 입자가 조밀하게 축적되어 절연 요소가 거의 포함되지 않은 연속 박막 유형입니다. 그 결과 박막 스퀘어 저항이 줄어들고 있습니다.

• 질소 흐름 분석

ㅏ. TaN 박막 사각 저항에 대한 질소 흐름의 영향. 질소유량비의 향상에 따라 TaN 박막의 제곱저항은 점차 증가한다. 이 법칙은 특히 질소 유량이 15%에서 20%로 증가할 때 극적으로 작동합니다. 질소 분압의 증가는 Ta 캐비티의 증가로 이어지고, 도전형 박막이 전자 전도에서 캐비티 전도로 전환되기 때문이다. 결과적으로 제곱 저항이 마침내 상승합니다.

비. TaN 박막 두께에 대한 질소 유량의 영향. 질소 유량의 증가는 TaN 박막 두께의 점진적인 감소로 이어지며, 이는 제곱 저항의 변화 경향과 반대입니다. 필름 두께는 스퍼터링된 입자의 평균 자유 경로 및 타겟 재료의 스퍼터링 속도와 밀접한 관련이 있습니다.

한마디로 박막 임베디드 저항기는 균일한 균일성을 제공하여 광범위한 산업 분야에서 성공적으로 적용되고 있습니다. 박막 내장 저항기의 신뢰성을 입증하기 위해 수많은 테스트와 실험이 수행되었습니다. 따라서 박막 임베디드 저항기는 수많은 전자 응용 분야에서 높은 신뢰도를 가질 수 있을 것으로 기대됩니다.

2017년 6월 PCB Design Magazine에 원래 게시된 PCBCart 편집자 Dora Yang이 작성한 기사입니다.

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