III. Гибридные ИС. Технология изготовления гибридных микросхем. Контроль и регулировка их параметров

Широкое распространение получили гибридные ИС – интегральные схемы, в которых применяются плёночные пассивные элементы и навесные элементы (резисторы, конденсаторы, диоды, оптроны, транзисторы), называемые компонентами ГИС. Электрические связи между элементами и компонентами осуществляются с помощью плёночного или проволочного монтажа.

Плёночные элементы распространены в гибридных ИС (рис. 6). В этих схемах на подложку сначала наносятся в виде тонких или толстых плёнок пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, проводники тока), а затем с помощью микроманипуляторов монтируют активные элементы — бескорпусные ПП микроэлементы (транзисторы и диоды).

Рис.6. Гибридная интегральная схема

По своим конструктивным и электрическим характеристикам ПП и гибридные ИС дополняют друг друга и могут одновременно применяться в одних и тех же радиоэлектронных комплексах. В целях защиты от внешних воздействий ИС выпускают в защитных корпусах. По количеству элементов различают ИС.:

1-й степени интеграции (до 10 элементов),

2-й степени интеграции (от 10 до 100) и т. д.

Размеры отдельных элементов ИС очень малы (порядка 0, 5—10 мкм) и подчас соизмеримы с размерами пылинок (1—100 мкм). Поэтому производство ИС осуществляется в особо чистых условиях

Применение ГИС позволяет существенно снижать потребляемую мощность, повышать быстродействие, улучшать электромагнитную совместимость из-за сокращения длины соединительных линий, уменьшать восприимчивость узлов к помехам за счет уменьшения индуктивности и емкости линий, что, в свою очередь, повышает надежность аппаратуры. Особый интерес ГИС представляют для микроминиатюризации бытовой РЭА (радиоприемники, магнитофоны, телевизоры, различные усилители). Такие схемы имеют меньший, чем микромодули, объем, более технологичны в изготовлении, их активные элементы способны работать при больших напряжениях, чем пленочные микросхемы, усиливать напряжение на высоких и сверхвысоких частотах, усиливать большие мощности. Особенно важно, что ГИС могут работать в тяжелых климатических условиях, так как отвод теплоты в них значительно лучше, чем в других схемах. Таким образом реализация функциональных элементов в виде ГИС экономически целесообразна при выпуске малыми сериями специализированных вычислительных устройств и другой аппаратуры. Высоких требований к точности элементов в ТЗ нет. Условия эксплуатации изделия нормальные. Навесными элементами в микроэлектронике называют миниатюрные, обычно бескорпусные диоды и транзисторы, представляющие собой самостоятельные элементы. Иногда в гибридных ИС навесными могут быть и некоторые пассивные элементы, например, миниатюрные конденсаторы с такой большой емкостью, что их невозможно осуществить в виде пленок. Это могут быть и миниатюрные трансформаторы. В некоторых случаях в гибридных ИС навесными являются целые полупроводниковые ИС. Проводники от транзистора или от других навесных элементов присоединяются к соответствующим точкам схемы чаше всего методом термокомпрессии (провод при высокой температуре прижимается под большим давлением). Гибридные ИС изготовляются следующим образом. Сначала делается подложка. Ее тщательно шлифуют и полируют. Затем наносятся резистивные пленки, далее нижние обкладки конденсаторов, катушки и соединительные линии, после этого диэлектрические пленки, а затем снова металлические. Навешиваются («приклеиваются») активные и другие дискретные элементы, и их выводы присоединяются к соответствующим точкам схемы. Схема помещается в корпус и присоединяется к контактным штырькам корпуса. Производится испытание схемы. Далее корпус герметизируется и маркируется, т, е. на нем делаются необходимые условные обозначения. Разновидность гибридных ИС – так называемые микросборки. Обычно в их составе различные элементы, компоненты и интегральные схемы. Особенность микросборок состоит в том, что они являются изделиями частного применения, т. е. изготовляются для конкретного типа аппаратуры. А обычные ГИС представляют собой изделия общего применения, пригодные для различных видов аппаратуры. Иногда микросборками также называют наборы нескольких активных или пассивных элементов, находящихся в одном корпусе и имеющих самостоятельные выводы. Иначе эти наборы еще называют матрицами.

Технологически процесс ГИС представлен на Рис 7: