Конструкция и технология микрополосковых плат ГИС СВЧ-диапазона

В.А. Иовдальский
КОНСТРУКЦИЯ 
И ТЕХНОЛОГИЯ 
МИКРОПОЛОСКОВЫХ ПЛАТ 
ГИС СВЧ-ДИАПАЗОНА
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Под научной редакцией д-ра техн. наук, генерального 
директора АО «НПП “Исток”» им. Шокина
А.А. Борисова
Электронная копия печатной версии
Рекомендовано редакционно-издательским научным советом МГУ МИРЭА от 
13.09.2017 г. в качестве учебного пособия для студентов 

высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки: 
2.11.03.03, 2.11.04.03 «Конструирование и технология электронных средств» 
(квалификация «бакалавр», «магистр») 

и 2.11.03.04, 2.11.04.04 «Электроника и наноэлектроника» 

(квалификация «бакалавр», «магистр»)
Москва
КУРС
2024

УДК	 621.37.367.732(075.8)
ББК	 32.850.4я73	
ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11---И75-     -- ------И75
Р е ц е н з е н т  ы:
В.П. Марин — д-р техн. наук, проф., профессор кафедры МиС МТУ 
( 
МИРЭА), академик, Заслуженный деятель науки РФ, Лауреат Г
осударственных премий СССР и РФ;
В.И. Новоселец — д-р техн. наук, гл. научн. сотр. АО «НПП “Исток”» 
им. Шокина, Лауреат Г
осударственных премий СССР;
Е.И. Нефёдов — д-р физ.-мат. наук, проф., гл. научн. сотр. Фрязинского филиала института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН
Иовдальский В.А.
Конструкция и технология микрополосковых плат ГИС СВЧ- 
диапазона: учебное пособие / В.А. Иовдальский / Под ред. А.А. Борисова. — Москва: КУРС. — 1 файл.pdf: 176 с. — Электронная 
копия печатной версии.
ISBN 978-5-906923-92-9
Учебное пособие посвящено вопросам совершенствования конструкции и 
технологии изготовления микрополосковых плат (МПП) ГИС СВЧ-диапазона, разработке направлений конструкторско-технологического развития 
соответствующих им концепций. Проведен анализ конструкции и технологии 
изготовления ГИС, сформированы направления и соответствующие им концепции, предназначенные для формирования на их основе иерархической 
системы направлений развития и разработки соответствующей ей концептуальной парадигмы развития техники ГИС СВЧ-диапазона.
Пособие предназначено для студентов Московского технологического 
университета (МИРЭА) очной, очно-заочной и заочной форм образования квалификации «бакалавр» и «магистр», обучающихся по направлениям 
2.11.03.03, 2.11.04.03 «Конструирование и технология электронных средств» 
и 2.11.03.04, 2.11.04.04 «Электроника и наноэлектроника», дисциплины: 
«Технология производства электронных средств», «Элементная база радиоэлектронных средств», «Основы проектирования электронной компонентной базы», «Технология электронной компонентной базы», аспирантов и 
повышения квалификации инженерно-технических работников радиотехнических специальностей. 
  
УДК 621.37.367.732(075.8)
ББК 32.850.4я73
ISBN 978-5-906923-92-9
© 
Иовдальский В.А., 2018
© КУРС, 2018
Подписано к использованию 01.03.2023.
ТК 679648-959004-100118
ООО Издательство «КУРС»
127273, Москва, ул. Олонецкая, д. 17А, офис 104.  
Тел.: (495) 203-57-83. E-mail: kursizdat@gmail.com http://kursizdat.ru

ВВЕДЕНИЕ
Резкое увеличение потребности в РЭА в последние 30 лет, а значит и ГИС СВЧ-диапазона, привело к необходимости модернизации 
конструкции и технологии изготовления микрополосковых плат 
(МПП).
Это, в свою очередь, повлекло за собой целый ряд изменений 
организации производственного процесса, связанных с совершенствованием систем управления производственными процессами, 
применением новой методологии их исследования, разработки новых технологических процессов и маршрутов изготовления с их использованием и формирование более эффективных технологических 
концепций.
Основой конструкции ГИС является МПП, поэтому путь модернизации производства ГИС начинался именно с усовершенствования 
конструкции и технологии изготовления МПП. Сама идея группового изготовления различных деталей известна давно, однако выбор 
конкретных приемов и  условий производства потребовал конкретных конструкторско-технологических решений для нескольких 
типоразмеров МПП. В частности, узловым моментом в данном случае явился выбор единого размера подложки для группового изготовления МПП.
Поскольку данное учебное пособие является второй частью данной серии книг и, как и первое, ставит своей целью формирование 
системы конструкторско-технологических направлений развития 
техники ГИС СВЧ-диапазона [1] и концептуальной парадигмы развития этого направления [2], оно направлено на выполнение этой 
задачи.
Кроме того, учебное пособие выполняет основную свою задачу — 
​
подготовку нового поколения специалистов, обладающих знанием 
и пониманием логичности и необходимости пройденного пути развития техники ГИС СВЧ-диапазона.

Глава 1
РАЗРАБОТКА СЕРИЙНОЙ 
ГРУППОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ 
ИЗГОТОВЛЕНИЯ МПП ГИС 
СВЧ-ДИАПАЗОНА
1.1. Введение
Необходимость резкого увеличения объемов производства ГИМ, 
возникшая в начале 1980-х гг., например входных малошумящих усилителей СВЧ-диапазона для входных цепей радиолокационной аппаратуры отечественных самолетов-истребителей четвертого поколения, потребовала мобилизации усилий ряда предприятий по резкому наращиванию их производства.
Однако отечественные предприятия оказались к этому не готовы 
в техническом плане, а именно резко сказалась нехватка оборудования, квалифицированных кадров и отсутствие современных технологических процессов производства. Все это привело к выдвижению 
на передний план экономических аспектов производства.
Разработка технологий, позволяющих снизить трудоемкость изготовления, сократить расход материалов и химических реактивов, 
повысить производительность оборудования и увеличить объем выпуска ИЭТ без увеличения численности персонала и без увеличения 
парка оборудования, а также частичной или полной автоматизации 
производственных процессов стала особенно актуальной. Одним 
из примеров технологических методов, обладающих перечисленными преимуществами, является групповая технология изготовления МПП для ГИС. Объединение изготовления отдельных МПП 
на одной подложке не является новым технологическим приемом, 
в особенности объединения МПП сравнительно небольших размеров, но чаще всего возможности этого метода не использовались 
полностью и ограничивались средними размерами подложек 24×30 
или 30×48 мм.
В данной работе наиболее полно использованы возможности 
группировки плат на подложке 48×60 мм, максимального размера, 
выпускаемого отечественной промышленностью, для их серийного 
4

производства и изучены вопросы технологической реализации данного технологического процесса, позволяющего достигнуть запланированный технико-экономический уровень.
Следует отметить, что дальнейшая интеграция топологий МПП 
на подложке невозможна из-за ограничения размера выпускаемых 
серийно поликоровых подложек, а также из-за ограничений, налагаемых возможностями имеющегося технологического оборудования.
Выполнение данной работы предполагало несколько этапов:
•
• разработка конструкции фотошаблонов для группового изготовления МПП и корректировка конструкторской документации 
на фотошаблоны и МПП;
•
• разработка групповой технологии изготовления МПП;
•
• исследование возможности получения МПП с заданными характеристиками при групповом методе их изготовления на подложках 
размером 48×60 мм;
•
• оценка экономической эффективности и целесообразности изготовления МПП ГИС СВЧ-диапазона по групповой технологии 
на подложках размером 48×60 мм, максимально выпускаемых 
отечественной промышленностью.
1.2. Разработка конструкции фотошаблонов 
для группового изготовления МПП 
и корректировка КД на фотошаблоны и МПП
Реализация групповой технологии изготовления МПП потребовала изменения конструкции фотошаблонов. При этом необходимо 
учесть все особенности групповой технологии, а именно для каждой 
платы определялось максимально возможное число топологий, которое можно расположить на подложке. Затем определялась ширина 
линий реза с учетом технологического допуска (в данном случае она 
составляет 300 мкм при толщине алмазного диска 250 мкм) при ширине линии, обозначающей рез 100 мкм. Ширина, обозначающая 
рез, выбрана с таким расчетом, чтобы при смещении инструмента 
не оставалась металлизированная полоса вдоль линии реза. Линия, 
обозначающая рез, кроме того, служит еще и технологическим проводником для гальванического наращивания металлических слоев, 
поэтому все элементы платы должны быть с ней электрически связаны, а также связаны между собой. К сетке, образованной линиями, 
обозначающими рез, примыкает контактная площадка для закрепления контакта — ​
зажима установки для гальванического наращива5

ния слоев. Обычно она располагается на свободном поле за пределами топологии плат, но может располагаться и на свободном пробельном участке топологии самой платы. Это происходит, если 
топология плат занимает все поле заготовки 48×60 мм. Но, как правило, по краю поля 48×60 мм остается свободная область шириной 
от 1 до 4 мм. Это вызвано тем, что периферийная часть подложки 
имеет повышенную дефектность поверхности и использование ее 
для размещения топологических элементов приводит к необходимости большого объема ручного устранения дефектов (ретуширования), что существенно увеличивает трудоемкость изготовления плат. 
Именно на этой свободной области рабочего поля фотошаблона целесообразно располагать элементы совмещения, служащие для совмещения топологии резистивного слоя с топологией проводящего 
слоя, а также топологии этих слоев с топологией слоя для удаления 
технологических линий. В случае если рисунок фотошаблона насыщен и свободных областей на поле 48×60 мм не остается, элементы 
совмещения могут быть расположены в пробельных участках топологии фотошаблона. Чертежи МПП также потребовали корректировки в части изменения размеров заготовки из поликора, сапфира 
и других материалов.
Чертежи на фотошаблоны для группового изготовления МПП, 
как правило, состояли из двух листов: на первом листе приведена 
схема расположения единичных топологий, знаков совмещения, линий реза, технологических проводников и площадок; на втором листе приведен укрупненный чертеж единичной топологии элементов 
МПП.
Примеры выполнения плат и фотошаблонов для индивидуального и группового изготовления приведены на рис. 1.1–1.15.
Рис. 1.1. Общий вид микрополосковой платы 7.100.358
6

а)
б)
в)
Рис. 1.2. Фотошаблоны для изготовления платы 7.100.358 
по индивидуальной технологии: 
а — ​
топология резистивного слоя; б — ​
топология проводящего слоя; в — ​
топология фотошаблона для удаления технологических проводников
7

а)
б)
в)
Рис. 1.3. Фотошаблоны для изготовления платы 7.100.358 
по групповой технологии: 
а — ​
топология резистивного слоя; б — ​
топология проводящего слоя; в — ​
топология фотошаблона для удаления технологических проводников
8

Рис. 1.4. Общий вид микрополосковой платы 7.100.431
а)
б)
Рис. 1.5. Фотошаблоны для изготовления платы 7.100.431 
по индивидуальной технологии: 
а — ​
топология проводящего слоя; б — ​
топология фотошаблона для удаления 
технологических проводников
9

а)
б)
Рис. 1.6. Фотошаблоны для изготовления платы 7.100.431 
по групповой технологии: 
а — ​
топология проводящего слоя; б — ​
топология фотошаблона для удаления 
технологических проводников
Рис. 1.7. Общий вид микрополосковой платы 7.100.445
Дальнейшая оптимизация расположения топологии МПП 
ТС.7.100.445 на подложке 48×60 мм позволила расположить не шесть 
МПП на подложке, а девять (рис. 1.16), что еще больше увеличило 
эффективность перехода на групповую технологию. Это свидетельствует о том, что важным является оптимизация расположения топологий МПП на подложке при групповом изготовлении.
10