Гибридной технологии

2.4. Общий вид монтажа гибридной микросхемы

Гибридная интегральная микросхема содержит пленочные пассивные элементы и навесные компоненты. На 1.4, а представлена структура простейшей гибридной микросхемы. На диэлектрическую

определяется конкретной структурой гибридной микросхемы (тонко-или толстопленочная, набор пассивных элементов и др.).

В качестве примера приведем типовую последовательность создания слоев пассивной части толстопленочной гибридной микросхемы: печать, сушка и вжигание проводников и нижних обкладок конденсаторов; печать и сушка диэлектрика; печать и сушка верхних обкладок конденсаторов; совместное вжигание диэлектрика и верхних обкладок; печать, сушка и вжигание резисторов; подгонка параметров элементов; нанесение защитного покрытия и облуживание контактных площадок.

Структура резистора гибридной микросхемы показана на 6.6, а (1 — резистивный слой, 2—подложка, 3 — металлические контакты). В зависимости от требуемого сопротивления резистор может иметь конфигурацию полоски ( 6.6, б), параллельных полосок с металлическими перемычками ( 6.6, в) либо меандра ( 6.6, г).

Структура пленочного конденсатора гибридной микросхемы и его вид сверху показаны на 6.8, а, б соответственно, где / — подложка, 2 к 4 — металлические обкладки, 3 — диэлектрический слой. Наиболее технологичным диэлектрическим материалом является монооксид кремния, наносимый термическим вакуумным испарением (см. § 2.7). Он имеет ед = 5, ?проб = (2...3)- 10е В/см. Положив ?/проб = 50 В, получим максимальную удельную емкость С0 = (2...3)-10~4 пФ/мкм8 при d = 0,2 мкм. Близкие параметры обеспечивают боро- и алюмоси-ликатные стекла, наносимые тем же методом. Диоксид кремния имеет более высокую электрическую прочность и дает большую удельную емкость (4- 10~4 пФ/мкм2). Однако для его нанесения необходим более сложный метод реактивного распыления. В качестве обкладок конденсаторов с указанными диэлектриками используют пленки алюминия. Большую удельную емкость (до Ю-8 пФ/мкм2) имеют

9.6. Плата гибридной микросхемы

выступами, шариковыми выводами *) монтируют в корпус ИС или на подложку гибридной микросхемы в перевернутом виде (выводами вниз). Поэтому первой задачей является точное совмещение выводов с контактными площадками.

Ленточный носитель имеет двойное назначение: во-первых, автоматически и точно перемещает элементы, монтируемые на плату гибридной микросхемы, на всех технологических операциях, во-вторых, медные облуженные выводы рамки служат для замены дорогостоящих золотых проволочных выводов.

Подложки. В качестве материала подложки наиболее часто используют стекло и керамику. Выбор этот обусловлен малой удельной электропроводностью, химической стойкостью и высокой диэлектрической прочностью. Для обеспечения хорошего сцепления пленок с подложкой последние подвергаются тщательной полировке, травлению в кислотах и промывке. Кроме того, перед нанесением пленок подложки очищают путем ионной бомбардировки непосредственно в установке для напыления. Подложка для нанесения гибридной микросхемы представляет собой четырехугольную пластинку длиной /, шириной b и толщиной s. Установлены следующие размеры подложек:

I этап — анализ принципиальной электрической схемы и исследование возможностей ее реализации в виде пленочной гибридной микросхемы. На этом этапе определяют типы применяемых элементов, их номинальные параметры, выявляют, какие элементы будут выполнены в пленочном исполнении, а какие — в дискретном, а также число и расположение контактных площадок. С этой целью преобразуют принципиальную электрическую схему изделия в коммутационную. Пример такого преобразования приведен на 8.6. На коммутационной схеме навесные элементы «е изображают ;(их выводы показывают контактными площадками).

Среди многочисленных ОУ, выполненных по гибридной технологии, следует выделить ИМС серии К284 на полевых транзисторах. Так, дифференциальный ОУ на ИМС К284УД1 имеет коэффициент усиления не менее 20 000 и выходное сопротивление более 5 МОм. Для усиления НЧ с регулируемым коэффициентом усиления можно применить ИМС К.284УД2. Варианты включения этой ИМС для получения различного коэффициента усиления приведены на 3.8, а — г.

Эволюция конструкций аппаратуры шла неразрывно с успехами в области технологии производства. Освоение электровакуумных приборов потребовало создания металлостеклянных спаев, разработки методов контроля герметичности приборов. Особенно большое влияние на конструкцию РЭС оказало освоение технологии печатных плат, интегральной полупроводниковой и гибридной технологии производства ИС и приборов функциональной микроэлектроники.

Для изготовления аналоговых ИМС используют различные типовые процессы биполярной и МДП-технологии, а также гибридной технологии. Отечественной промышленностью освоен массовый выпуск целого ряда серий аналоговых полупроводниковых интегральных микросхем (К140, К.142, KJ53, К154, К174, К190, К521, К551, К553, К554, К572, К590, К594, К1107, КП08 и др.) и гибридных (КИ8, К.219, К224, К237, К416 и др.). Номенклатура аналоговых БИС постоянно расширяется. Состав серий аналоговых ИМС разрабатывается не на базе основного функционального элемента, а включает в себя широкий класс микросхем различного схемотехнического исполнения, которые в совокупности позволяют реализовать отдельные группы устройств аналогового типа в микроэлектронном исполнении. Например, разработана серия К.174, включающая более 20 типов аналоговых ИМС, предназначенных для построения радио- и телевизионных приемников и магнитофонов.

Гибридная технология производства элементов использует интегральные и тонкопленочные технологические процессы. В логических элементах, выполненных по гибридной технологии, активные компоненты могут изготовляться в полупроводниковых областях подложки, а для изготовления пассивных компонентов используются тонкие пленки.

Достоинства гибридной технологии проявляются при изготовлении прецизионных ИМС. Это — высокое качество пассивных элементов, более широкий частотный диапазон элементов, малые допуски, температурная стабильность. В ряде случаев путем соответствующего выбора температурных коэффициентов пассивных элементов можно осуществить компенсацию температурной нестабильности характеристик ИМС, вызываемой изменением параметров активных элементов. Отсутствие общей подложки, являющейся базовой пластиной для формирования всех элементов, способствует ослаблению паразитных связей, что также важно при разработке прецизионных ИМС. Прецизионные ИМС, а также микросхемы частного назначения обычно требуются в небольшом количестве (малая серия), поэтому для их производства прежде всего подходит гибридная технология, так как она не связана с большими затратами на оборудование подготовительных работ. Кроме того, при гибридной технологии существенно сокращается срок между разработкой ИМС и их производством. Недостатком гибридных ИМС является меньшая плотность компоновки эле-6

структурами. Избирательные усилители с КС-фильтрами изготавливают по гибридной технологии с использованием пленочных резисторов, конденсаторов и распределенных КС-структур.

Наибольшим быстродействием обладают операционные усилители, изготовленные по гибридной технологии. Быстродействующие ИОУ наиболее часто используются в аналоговых схемах и аналого-цифровых преобразователях.

Интегральные ОУ частного применения — это усилители, к которым предъявляются повышенные требования по какому-либо параметру. К числу таких усилителей относятся усилители с повышенным входным сопротивлением, с очень высоким коэффициентом усиления, малошумящие усилители с низким уровнем дрейфа, с повышенной радиационной стойкостью, прецизионные усилители и т. д. Такие усилители изготавливаются как по монолитной, так и по гибридной технологии.

Модемом называется совокупность модулятора и демодулятора. В качестве примера сравнительно простого частотного модулятора-демодулятора (модема) них полосовых фильтров рассмотрим аппаратуру каналов телемеханики с активными #С-фильтрами, разработанную в институте ВНИИЖТ для уплотнения телефонных каналов узкот полосными каналами телемеханики [29]. Аппаратура разработана на основе интегральной гибридной технологии, отличается повышенной стабильностью, имеет небольшие габариты, относится к наиболее экономичной и выпускается промышленностью.

Гибридная технология производства элементов использует интегральные и тонкопленочные технологические процессы. В логических элементах, выполненных по гибридной технологии, активные компоненты могут изготовляться в полупроводниковых областях подложки, а для изготовления пассивных компонентов используются тонкие пленки.

конструктивно-технологическое несовершенство, связанное в основном с использованием гибридной технологии.