Въведение в технологията за хибридни интегрални схеми с дебел филм (HIC).
Въведете концепцията за дебелослойна хибридна интегрална схема (HIC) и характеристиките на веригата, производствения процес и процес, както и производствения процес Различни материали. В същото време се въвежда приложението и посоката на развитие на дебелослойни хибридни интегрални схеми.
Общ преглед
Интегралните схеми са аспект на технологията на микроелектрониката и също така са етап от нейното развитие. Микроелектронната технология е предимно електронна система, съставена от малки електронни компоненти. Интегрираната електроника е да завърши функцията на електронните схеми, образувайки пасивна мрежа върху (или вътре) отделен субстрат и свързвайки активни устройства със специфичен процес за образуване на миниатюрна електронна верига.
С полупроводникова технология. С напредването на малките електронни компоненти и технологията за сглобяване на печатни платки, електронните технологии постигнаха бързо развитие през последните години. Въпреки това, твърде много връзки. Спойките и конекторите силно пречат на по-нататъшното подобряване на производителността и надеждността. В допълнение, подобряването на работната честота и работната скорост допълнително съкращава времето за забавяне на предаването на сигнала в системата. Следователно те изискват фундаментални реформи в структурата и процеса на сглобяване на електронната система.
От 60-те години на миналия век хибридните интегрални схеми с дебел филм имат широк набор от параметри на компонентите. Висока точност и стабилност. Дизайнът на веригата е гъвкав. Цикълът на разработка и производство е кратък. Той е подходящ за различни малки партиди и други характеристики и се допълва взаимно с полупроводникови интегрални схеми. Взаимното проникване се превърна във важна част от интегралните схеми, широко използвани в системите за електронно контролно оборудване и изигра важна роля в насърчаването на миниатюризацията на електронното оборудване.
Въпреки че по отношение на цифровите схеми, полупроводниковите интегрални схеми дадоха пълна възможност за миниатюризация. Висока надеждност. Подходящ е за производство в голям обем и с ниска цена. Въпреки това, дебелослойните хибридни интегрални схеми са запазили своята позиция и характеристики, превъзхождащи полупроводниковите интегрални схеми в много аспекти:
·Веригите с нисък шум
·Пасивна мрежа с висока стабилност
·Високочестотна линейна верига
·Високо прецизна линейна верига
·Микровълнова верига
· Вериги с високо напрежение
· Вериги с висока мощност
·Хибридна аналогова към цифрова верига
Тъй като мащабът на чиповете с полупроводникови интегрални схеми продължава да се увеличава, това е хибрид от широкомащабни и дебелослойни интегрални схеми, които осигуряват многофункционални външни компоненти с висока плътност. Използвайки технология за многослойно окабеляване с дебел филм и усъвършенствана технология за сглобяване за хибридна интеграция, направената многофункционална широкомащабна хибридна интегрална схема е настоящата и бъдещата посока на развитие. Голяма дебелослойна хибридна интегрална схема може да бъде подсистема или дори цяла система.
Процес
Дебелослойните хибридни интегрални схеми обикновено използват технология за печат, за да отпечатват модели върху керамични субстрати и да ги синтероват при високи температури, за да образуват пасивни мрежи. Производственият процес включва:
· Планаризиращ дизайн на схемни графики: логически дизайн. Преобразуване на верига. Разделяне на веригата. Дизайн на оформлението. Проектиране на равнинни компоненти. Избор на дискретни компоненти. Отчитане на паразитни ефекти при високи честоти. Отчитане на топлинните характеристики при висока мощност. Отчитане на шума при слаб сигнал.
·Производство на сито за печат: графичният дизайн на самолета се прави върху сито от неръждаема стомана или найлон по метода на проявяване.
·Избор на субстрат на веригата и суспензия: 96% алуминиев керамичен субстрат обикновено се избира за производството на дебелослойни хибридни интегрални схеми (други субстрати могат да бъдат избрани за специални схеми), а суспензията обикновено се избира от DuPont of United държави . Американска лаборатория по електроника. Проводимият колан на Nippon Tanaka Co., Ltd. Среден. Пасти като резистори.
·Ситопечат: Използвайте печатаща машина, за да отпечатате различни пасти върху субстрата през екрана, отпечатан с шарки на вериги.
·Високотемпературно синтероване: Отпечатаният субстрат се синтерова във високотемпературна пещ за синтероване, за да се образува добро сливане и мрежова взаимовръзка между пастата и субстрата и да се стабилизира съпротивлението на дебелослойния резистор.
·Лазерно изрязване: Използвайте машина за лазерно изрязване на дебел филм, за да отрежете съпротивлението на резистора с дебел филм, отпечатан върху субстрата на синтерована верига, до определените изисквания.
·Повърхностно монтиране: използвайте автоматична машина за поставяне, за да сглобите различни външни компоненти и конектори върху субстрата на веригата и завършете запояването през пещ за запояване с преформатиране, включително запояване на проводници.
·Тест на верига: Тествайте различните функции и параметри на ефективността на добре заварената верига на тестовия стенд.
·Опаковка на веригата: правилно капсулирайте тестваната верига според изискванията.
·Тест на готовия продукт: тествайте повторно опакованата верига.
·Складиране: Регистрирайте веригите, които преминават повторния тест, в склада.
Материали
В дебелослойните хибридни интегрални схеми субстратът служи за носене на дебелослойни компоненти. Взаимно свързани. При вериги с висока мощност субстратът функционира и като разсейване на топлината. Изискванията за вериги с дебел слой върху субстрата включват: плоскост. Високо покритие; добри електрически характеристики; висока топлопроводимост; съвпадение на коефициента на топлинно разширение с други материали; добри механични свойства; висока стабилност; добра производителност на обработка; ниска цена. Като цяло, 96% алуминиеви керамични субстрати се избират за вериги с дебел слой. Ако е необходим субстрат с по-добри условия за разсейване на топлината, могат да бъдат избрани субстрати от берилиев оксид.
В дебелослойната хибридна интегрална схема пасивната мрежа се формира главно чрез отпечатване на различни пасти върху субстрата в шаблон и синтероване при висока температура. Използваните материали включват: проводима паста. Диелектрична паста и паста за устойчивост и др.
Дебелослойните проводници са важна част от дебелослойните хибридни интегрални схеми, които действат като свързващи елементи за активни устройства във веригата. Многослойно окабеляване. Кондензаторен електрод. Оловна зона за свързване на външно прикрепени компоненти. Материал на върха на резистора. Резистори с ниско съпротивление. Микролента с дебел филм и други функции. Сред проводимите пасти обичайните хибридни интегрални схеми с дебел филм използват паладиево-сребърни материали, някои военни вериги и вериги с висока точност използват златни пасти, а някои схеми с ниско търсене използват сребърни пасти.
Дебелослойната резисторна паста също е важна част от дебелослойните хибридни интегрални схеми. Дебелослойните резистори, изработени от дебелослойна резисторна паста, са едни от най-широко използваните и важни компоненти. Дебелослойна резисторна паста се състои от функционални компоненти. Свързващи компоненти. Състои се от органичен носител и модификатор, като обикновено се избира устойчива паста на DuPont Company от Съединените щати.
Дебелослойната диелектрична паста е за реализиране на дебелия филм на дебелослойния външно прикрепен кондензатор. Многослойните проводници и работните параметри на дебелослойните резистори не се влияят от външната среда. Включително кондензаторна диелектрична паста. Кръстосани и многослойни диелектрични суспензии и капсулирани диелектрични суспензии.
Приложение
С развитието на технологията употребата на дебелослойни хибридни интегрални схеми се разширява с всеки изминал ден, като се използват главно в космическото електронно оборудване. Сателитно комуникационно оборудване. Електронен компютър. Комуникационна система. Автомобилната индустрия. Аудио оборудване. Микровълново оборудване и домакински уреди и др. Може да се види, че дебелослойните хибридни интегрални схеми са навлезли в много индустриални сектори. В Европа доминира приложението на дебелослойни хибридни интегрални схеми в компютрите, следвани от дистанционната комуникация. Комуникация. Отдели на военната промишленост и авиацията. В Япония дебелослойните хибридни интегрални схеми се използват широко в потребителската електроника. Съединените щати се използват главно за космическото пространство. Комуникации и компютри, от които комуникациите представляват най-голям дял.
В индустрията за цветни телевизори дебелослойните вериги обикновено се използват като силови вериги и вериги за високо напрежение, включително превключващи стабилизирани вериги на захранване. Схема на видео усилвател. Изходна верига на рамката. Верига за настройка на напрежението. Ограничителна верига за високо напрежение. Звукова верига и верига на гребенов филтър и др.
В авиационната и космическата индустрия дебелослойните хибридни интегрални схеми се дължат на гъвкавостта на тяхната структура и дизайн. Миниатюризация. Лек. Висока надеждност. Устойчив на удар и вибрации. Антирадиационни и други характеристики във въздушна комуникация. Радар. Система за управление на пожара. Системи за насочване на ракети и комуникации между сателити и различни космически апарати. телевизор. Радар. Голям брой приложения са получени в системи за дистанционно наблюдение и телеметрия.
Във военната индустрия дебелослойните вериги обикновено се използват за висока стабилност. Висока прецизност. Захранване на модул с малък размер, сензорна верига, схема за предварително усилване, схема на усилвател на мощност и др.
В автомобилната индустрия дебелослойните вериги обикновено се използват като регулатори на напрежението на генератора. Електронен запалител и система за впръскване на гориво.
В компютърната индустрия схемите с дебел филм обикновено се използват за интегрирана памет. Цифров процесор. Конвертор на данни. Силова верига. Термични печатащи глави в печатащи устройства и др.
В комуникационното оборудване, дебелослойни хибридни интегрирани осцилатори с контролирано напрежение. Модулно захранване. Сложна мрежа. Активен филтър. Атенюатор. Линеен еквалайзер. Страничен тон супресор. Усилвател на глас. Високочестотни и средночестотни усилватели. Преобразувател на импеданс на интерфейс. Схема на потребителския интерфейс. Верига на релеен интерфейс. Дву/четири проводен преобразувател. Автоматичен регулатор на усилването. Приемопредавател на оптичен сигнал. Лазерен генератор. Микровълнов усилвател. Микровълнов делител на мощността. Микровълнов филтър. Широколентови микровълнови детектори и др.
В индустриите за цифрово управление на апаратура и машинни инструменти, дебелослойните хибридни интегрални схеми обикновено се използват в различни сензорни интерфейсни схеми. Усилвател на заряда. Малък усилвател на сигнала. Генератор на сигнали. Преобразувател на сигнали. Филтър. Захранващи драйвери като IGBT. Усилвател на мощност. Преобразувател на мощност и др.
В други области технологията за многослойно насочване на дебел филм е била успешно използвана при декодирането на тръби за цифрови дисплеи. Задвижващата верига, прозрачен дебел филм също се използва за тип разряд със студен катод. Електроди на тръби с течни кристали.
В допълнение, технологията с дебел филм също има потенциал за устойчиво развитие в много нововъзникващи дисциплини, които се пресичат с електронните технологии. Свързаните категории включват магнетизъм и устройства със свръхпроводящ филм. Устройство с повърхностни акустични вълни. Мембранно чувствителни устройства (чувствителни към топлина, фоточувствителни, чувствителни към налягане, чувствителни към газ, чувствителни към сила). Мембранни слънчеви клетки. Интегриран оптичен път и др.
Развитие
В момента хибридните интегрални схеми с дебел филм също са застрашени от огромна конкуренция. Непрекъснатото усъвършенстване на печатните платки преследва развитието на дебелослойни хибридни интегрални схеми. В контекста на бързите промени и ожесточената конкуренция е необходимо да се проучат допълнително проблемите на дебелослойните хибридни интегрални схеми и съответните мерки:
·Разработване на разнообразие от нови субстратни материали с ниска цена и високо качество. Материали за паста и капсулиране, като SIC субстрати. Емайлиран субстрат. G-10 дъска от епоксидна смола и др., паста от неблагородни метали. Паста от смола и др., опаковъчни материали с добра устойчивост на висока температура и стъклени материали за капсулиране при ниска температура и др.
·Използване на различни нови компоненти на чипове, като микропакетирани устройства (SOT), захранващи микроформовани тръби, транзистори с висока мощност, различни полупроводникови чипове с интегрални схеми и различни резистори на чипове. Кондензатор. Индуктори и различни устройства за регулиране на чипове. R мрежа. C мрежа. RC мрежа. Диодна мрежа. Триодна мрежа и др.
·Разработете и приложете многослойно окабеляване. Сглобяването с висока плътност и триизмерните схеми се развиват към широкомащабни хибридни интегрални схеми с дебел филм с функции на единична система.
·Използвайте пълноценно предимствата на дебелослойните хибридни интегрални схеми и продължете да бъдете многофункционални. Посоката на развитие на висока мощност и непрекъснатото подобряване на материалите и процесите допълнително подобрява стабилността и надеждността на продукта, намалява производствените разходи, за да подобри жизнеността на дебелослойните хибридни интегрални схеми и конкурентоспособността на пазара на електронни продукти.
·Въз основа на използването на технология за интегриране на дебел филм, цялостно използване на технология за повърхностно сглобяване. Технология за интегриране на тънък филм. Технология за микропроизводство на полупроводници и различни специални технологии за обработка подготвят много разновидности. Многофункционален. Висока производителност. Евтини микросхеми, като дебелослойни микрочипове. Дебелослойни хибридни интегрални схеми. Дебелослойни сензори и различни други нови схеми и др.
Насърчаване на приложението на CAD.CAM и CAT технологията при проектирането и производството на дебелослойни хибридни интегрални схеми и производственият процес постепенно се механизира. Полуавтоматизиран. Преход в посока пълна автоматизация, непрекъснато подобряване на производствената ефективност. Намалете производствените разходи и подобрете надеждността на дебелослойните хибридни интегрални схеми.