Гибридные ИМС.
Пленочные ИМС.
Пленочная интегральная микросхема - это ИМС, все элементы и межэлементные соединения которой выполнены в виде пленок, нанесенных на поверхность диэлектрического материала.
Пленочные интегральные микросхемы состоят из изоляционной подложки, на которую наносят тонкопленочные резисторы, конденсаторы, индуктивности, токопроводящие перемычки и контактные площадки.
В пленочных интегральных микросхемах все элементы и межсоединения выполняют в виде пленок, нанесенных на поверхность диэлектрического материала - стекла, керамики или полиамидного вещества. Для уменьшения отвода тепла от элементов мощных микросхем используют керамику с высокой теплопроводностью или анодированный алюминий. В последнем случае изоляцией служит тонкая пленка окисла
В пленочной ИМС все элементы и межэлементные соединения выполнены только в виде пленок. К вариантами пленочных ИМС относятся тонко- и толстопленочные ИМС . К тонкопленочным условно относятся ИМС с толщиной пленок до 1 мкм, а к толстопленочным свыше 1 мкм.
В толстопленочных ИС в качестве диэлектрика применяют специальные пасты.
Пленочные катушки индуктивности выполняют в виде круглой или квадратной спирали из проводящего материала.
Площадь, занимаемая спиралью, составляет 1 см2, значение индуктивности не превышает 10 мкГн. В тех случаях, когда требуется применение катушек индуктивности с большей индуктивностью, используют миниатюрные кольцевые катушки индуктивности с ферритовыми сердечниками. Во многих случаях вместо катушек индуктивности применяют специальные транзисторные схемы на основе гираторов, эквивалентные индуктивностям.
В качестве навесных активных компонентов в ГИС применяют бескорпусные диоды, транзисторы и полупроводниковые ИС, которые по способу их установки в микросхему подразделяются на две группы: приборы с гибкими выводами и приборы с жесткими выводами. Компоненты с гибкими выводами имеют выводы из золотой проволоки диаметром 2,5 мкм и длиной 0,6...5,0 мм. Такие компоненты приклеиваются к подложке, а гибкие выводы соединяются с пленочными контактными площадками. Существенным недостатком таких конструкций является невозможность автоматизировать этот процесс. Поэтому в современных ИС используют активные компоненты с жесткими выводами. Установка таких транзисторов осуществляется методом перевернутого кристалла, при котором происходит непосредственное соединение сферических выводов с контактными площадками. Монтаж осуществляется посредством ультразвуковой или термокомпрессионной сварки.
В состав гибридной ИМС, кроме элементов, неразрывно связанных с поверхностью подложки, входят простые и сложные компоненты (например, кристаллы полупроводниковых ИМС). Гибридные ИМС изготавливаются по тонко- или толстостеночной технологии с применением бескорпусныхполупроподниковых приборов и керамических конденсаторов.
Основу гибридной ИМС составляет пленочная схема: пластина диэлектрика, на поверхности которого нанесены в виде пленок толщиной порядка 1 мкм компоненты схемы и межсоединения. Этим способом легко выполнимы пленочные проводниковые соединения, резисторы, конденсаторы. Резисторы больших номиналов выполняют в виде меандра (рис. 3, а), что обеспечивает минимальную площадь, занимаемую элементом. Сопротивление таких резисторов может достигать 10^5 Ом.
Рисунок 3. Компоненты пленочных ИМС: а — резистор: б — конденсатор; в — индуктивность
Конденсатор состоит из трех пленочных слоев: металл — диэлектрик — металл.
Бескорпусные полупроводниковые приборы, конденсаторы больших номиналов и магнитные элементы в гибридных ИМС выполняются навесными: эти элементы приклеиваются в определенных местах к плате, осуществляется их контактирование с элементами пленочной схемы, затем плата с пленочной схемой и навесными элементами помещается в герметизированный корпус, имеющий определенное количество выводов.
Гибридные интегральные схемы (ГИС) подразделяются на толстопленочные и тонкопленочные. Конструктивной основой толстопленочных ИС является керамическая подложка, на которую через сетку-трафарет последовательно наносят проводящие, резистивные и диэлектрические пасты с последующим вжиганием, создавая таким способом пленочные резисторы, конденсаторы и проводники. Толщина наносимых пленок, образующих элементы ИС, составляет от единиц до десятков микрометров. Основой тонкопленочных ИС является подложка из ситалла или фотоситалла, на которую напыляют пленки толщиной порядка десятых долей микрометра. Навесные активные компоненты ИС крепятся на подложке после создания пленок и соединяются с ними через контактные площадки. Для защиты от внешних воздействий и создания выводов подложку с созданными на ее поверхности элементами и компонентами помещают в корпус. Пленочный резистор состоит из резистивной пленки 1 и контактных площадок 2 (рис. 4). Высокоомные резисторы имеют форму меандра (рис. 5).
Рисунок 4
Рисунок 5