Гибридные интегральные схемы (ГИС).

Гибридные интегральные схемы изготавливаются путём послойного нанесения плёнок различных материалов на какую–либо основу (подложку) с последующим монтажом на их поверхности навесных элементов.

В качестве материала для подложек в настоящее время используются стёкла, ситалл и керамика.

Стекло является исторически первым материалом для подложек. Достоинства его – дешевизна, гладкость поверхности, недостатки – плохая теплопроводность, низкие электрические и механические характеристики.

В связи с этим стеклянные подложки сейчас практически вытеснены подложками из ситалла и керамики.

 

Ситалл является основным материалом для подложек ГИС. По своему физическому и химическому составу он представляет собой закристаллизованное стекло. За счёт кристаллизации, во-первых, улучшается теплопроводность (примерно на 30 %), становятся выше механические и электрические (особенно на СВЧ) свойства.

В том случае, если ситалл не удовлетворяет требованиям к подложкам (в первую очередь по величине теплопроводности), применяют керамические подложки. Наиболее часто используется алюмосиликатная керамика, имеющая теплопроводность примерно на порядок выше, чем стекло. Ещё более высокое значение теплопроводности имеет бериллиевая керамика. Недостаток керамических подложек – их высокая стоимость. Тонкоплёночные резисторы и конденсаторы, наносимые на поверхность подложки при изготовлении ГИС, будут наиболее подробно рассмотрены в руководствах по соответствующим лабораторным работам («Пассивные элементы ГИС», «Тонкоплёночные резисторы»).

В том случае, если элемент схемы не может быть выполнен по тонкоплёночной технологии (индуктивности, конденсаторы на большие номиналы, активные элементы), используют дискретные бескорпусные элементы, монтируемые на поверхности ГИС– навесные элементы. Существуют два метода монтажа – прямой и перевёрнутый. Рассмотрим эти методы на примере монтажа дискретного транзистора. У планарного биполярного транзистора контакты к эмиттеру, базе и коллектору выходят на одну сторону (лицевую). При прямом монтаже транзистор крепится к подложке тыльной стороной (приклеивается проводящим клеем, припаивается), выводы с лицевой стороны присоединяются к контактным площадкам схемы при помощи проволочек – рис. 2.6.

 

Рис. 2.6. Прямой монтаж навесных элементов ГИС

Основной недостаток данного вида монтажа – малая производительность, необходимость в ручном труде. В связи с этим более перспективен перевёрнутый монтаж. Здесь используются контакты в виде выступов – шариков, столбиков, заранее нанесённых на контактные площадки навесных элементов. Элемент переворачивается лицевой стороной к подложке, контактные выступы совмещаются с контактными площадками и при нагревании к ним припаиваются – рис. 2.7.

 

Рис. 2.7. Метод перевёрнутого монтажа навесных элементов

 

2.4. Обозначение типов ИС в соответствии с ГОСТ 18682 – 73

Условное обозначение типа интегральной схемы состоит их четырёх элементов.

Первый элемент – цифра, указывающая конструктивно-технологическое исполнение микросхемы (полупроводниковая, гибридная);

второй элемент – две цифры, обозначающие порядковый номер разработки серии микросхем (от 00 до 99);

третий элемент – две буквы, обозначающие функциональное назначение микросхемы (примеры см. в таблице 1);

четвёртый элемент – порядковый номер разработки микросхем по функциональному признаку в данной серии.

Первые два элемента обозначают номер серии микросхем. Буквы К, КМ и КР в начале условного обозначения микросхем характеризуют условия их приёмки на заводе-изготовителе. Буквы (от А до Я) в конце условного обозначения проставляются на микросхемах одного и того типа, но имеющих разброс отдельных электрических параметров или предельных эксплуатационных параметров.

Рис. 2.8. Примеры условного обозначения микросхем по ГОСТ 18682 - 73

 

Примеры буквенного обозначения функционального назначения некоторых интегральных микросхем приведены в таблице 1.

Таблица 1

Обозначение функционального назначения ИС

 

Функции, выполняемые ИС Буквенное обозначение
Формирователи: импульсов прямоугольной формы импульсов специальной формы прочие   АГ АФ АП
Генераторы: прямоугольных сигналов синусоидальных колебаний сигналов специальной формы   ГГ ГС ГФ
Детекторы: амплитудные импульсные частотные фазовые прочие   ДА ДИ ДС ДФ ДП
Схемы арифметических и дискретных устройств: арифметическо-логические устройства шифраторы дешифраторы счётчики комбинированные полусумматоры сумматоры регистры прочие   ИА ИВ ИД ИЕ ИК ИЛ ИМ ИР ИП
Коммутаторы и ключи: диодные напряжения тока оптоэлектронные прочие   КД КН КТ КЭ КП
Логические схемы: элемент И – НЕ элемент И – НЕ / ИЛИ – НЕ расширители элемент ИЛИ – НЕ элемент И элемент И – ИЛИ – НЕ / И – ИЛИ элемент ИЛИ Логические схемы: элемент ИЛИ – НЕ / ИЛИ элемент НЕ элемент И – ИЛИ – НЕ элемент И – ИЛИ прочие   ЛА ЛБ ЛД ЛЕ ЛИ ЛК ЛЛ   ЛМ ЛН ЛР ЛС ЛП
Модуляторы: амплитудные импульсные частотные фазовые прочие   МА МИ МС МФ МП
Наборы элементов: диодов конденсаторов комбинированные резисторов транзисторов   НД НЕ НК НС НТ
Преобразователи: декодирующие кодирующие формы напряжения код-код частоты уровня (согласователи) фазы прочие   ПД ПК ПМ ПН ПР ПС ПУ ПФ ПП
Схемы селекции и сравнения: амплитудные временные частотные фазовые   СА СВ СС СФ
Триггеры: универсальные (типа JK) динамические с комбинированным запуском Шмитта с задержкой (типа D) с раздельным запуском (типа RS) со счётным запуском счётные (типаТ) прочие   ТВ ТД ТК ТЛ ТМ ТР ТС ТТ ТП
Усилители: видеоусилители высокой частоты операционные и дифференциальные импульсные низкой частоты синусоидальные постоянного тока повторители прочие   УБ УВ УД УИ УН УС УТ УЭ УП
Фильтры: верхних частот заградительные нижних частот полосовые сглаживающие   ФВ ФГ ФН ФП ФС
Многофункциональные схемы: комбинированные цифровые цифровые матрицы прочие   ХК ХЛ ХМ ХП
Линии задержки: схемные прочие   ШС ШП
Запоминающие устройства: на магнитных плёнках матрицы прочие   ЯЛ ЯМ ЯП