Úvod do technologie tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů (HIC).
Představte koncept tlustovrstvého hybridního integrovaného obvodu (HIC) a charakteristiky obvodu, výrobní proces a proces a výrobní proces Různé materiály. Zároveň je představena aplikace a směr vývoje tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů.
Přehled
Integrované obvody jsou aspektem mikroelektronické technologie a jsou také fází jejího vývoje. Mikroelektronická technologie je převážně elektronický systém složený z malých elektronických součástek. Integrovaná elektronika má dokončit funkci elektronických obvodů, vytvořit pasivní síť na (nebo uvnitř) samostatného substrátu a propojit aktivní zařízení se specifickým procesem za účelem vytvoření miniaturního elektronického obvodu.
S polovodičovou technologií. S rozvojem malých elektronických součástek a technologií montáže desek s plošnými spoji dosáhla elektronická technologie v posledních letech rychlého rozvoje. Nicméně, příliš mnoho spojení. Pájené spoje a konektory vážně brání dalšímu zlepšování produktivity a spolehlivosti. Zlepšení pracovní frekvence a pracovní rychlosti navíc dále zkracuje dobu zpoždění přenosu signálu v rámci systému. Proto vyžadují zásadní reformy ve struktuře a procesu montáže elektronického systému.
Od 60. let minulého století měly tlustovrstvé hybridní integrované obvody širokou škálu parametrů součástek. Vysoká přesnost a stabilita. Konstrukce obvodu je flexibilní. Vývojový a výrobní cyklus je krátký. Je vhodný pro různé malosériové výroby a další charakteristiky a vzájemně se doplňuje s polovodičovými integrovanými obvody. Vzájemné pronikání se stalo důležitou součástí integrovaných obvodů, široce používaných v systémech elektronických řídicích zařízení, a hrálo důležitou roli při podpoře miniaturizace elektronických zařízení.
Přestože pokud jde o digitální obvody, polovodičové integrované obvody plně umožnily miniaturizaci. Vysoká spolehlivost. Je vhodný pro velkoobjemovou a nízkonákladovou výrobu. Silnovrstvé hybridní integrované obvody si však zachovaly svou pozici a vlastnosti lepší než polovodičové integrované obvody v mnoha ohledech:
·Nízkošumové obvody
·Pasivní síť s vysokou stabilitou
·Vysokofrekvenční lineární obvod
·Vysoce přesný lineární obvod
·Mikrovlnný okruh
·Vysokonapěťové obvody
·Obvody s vysokým výkonem
·Analogově-digitální hybridní obvod
Vzhledem k tomu, že se rozsah čipů polovodičových integrovaných obvodů neustále zvyšuje, jedná se o hybrid velkých a tlustovrstvých integrovaných obvodů, které poskytují vysoce husté a multifunkční externí komponenty. Použitím silnovrstvé vícevrstvé elektroinstalace a pokročilé montážní technologie pro hybridní integraci je multifunkční velkorozměrový hybridní integrovaný obvod současným a budoucím směrem vývoje. Rozsáhlý tlustovrstvý hybridní integrovaný obvod může být subsystémem nebo dokonce celým systémem.
Proces
Tlustovrstvé hybridní integrované obvody obvykle používají technologii tisku k tisku vzorů na keramické substráty a jejich spékání při vysokých teplotách za účelem vytvoření pasivních sítí. Výrobní proces zahrnuje:
·Návrh planarizace obvodové grafiky: návrh logiky. Převod obvodu. Rozdělení obvodů. Návrh rozložení. Návrh rovinné součásti. Diskrétní výběr komponent. Zohlednění parazitních účinků na vysokých frekvencích. Zohlednění tepelného výkonu při vysokém výkonu. Zohlednění šumu při malém signálu.
·Výroba tiskového síta: grafický návrh letadla je vyroben na nerezovém nebo nylonovém sítu vyvolávací metodou.
·Výběr substrátu obvodu a kaše: 96% keramický substrát z oxidu hlinitého se obvykle vybírá pro výrobu tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů (pro speciální obvody lze vybrat jiné substráty) a kaši obecně vybírá společnost DuPont ze Spojených států státy . Americká elektronická laboratoř. Vodivý pás společnosti Nippon Tanaka Co., Ltd. Střední. Pasty, jako jsou rezistory.
·Sítotisk: Použijte tiskařský stroj k tisku různých past na substrát přes sítotisk se vzory obvodů.
·Vysokoteplotní slinování: Potištěný substrát je slinován ve vysokoteplotní slinovací peci, aby se vytvořila dobrá fúze a síťové propojení mezi pastou a substrátem a aby se stabilizoval odpor tlustovrstvého rezistoru.
·Laserové ořezávání: Použijte tlustovrstvý laserový ořezávací stroj k oříznutí odporu tlustovrstvého rezistoru vytištěného na substrátu slinutého obvodu podle specifikovaných požadavků.
·Povrchová montáž: použijte automatický osazovací stroj k montáži různých externích součástek a konektorů na podložku obvodu a dokončete pájení přes přetavovací pájecí pec, včetně pájecích vodičů.
·Test obvodu: Otestujte různé funkce a výkonnostní parametry dobře svařeného obvodu na zkušební stolici.
·Zabalení obvodu: podle potřeby řádně zapouzdřte testovaný obvod.
·Test hotového výrobku: znovu otestujte zabalený obvod.
·Sklad: Zaregistrujte okruhy, které projdou opakovaným testem, do skladu.
Materiály
V tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodech substrát slouží k přenášení silnovrstvých součástek. Propojeno. Ve vysoce výkonných obvodech substrát funguje také jako odvod tepla. Mezi požadavky silnovrstvých obvodů na substrát patří: rovinnost. vysoká povrchová úprava; dobrý elektrický výkon; vysoká tepelná vodivost; koeficient tepelné roztažnosti odpovídající jiným materiálům; dobré mechanické vlastnosti; vysoká stabilita; dobrý výkon zpracování; nízká cena. Obecně se pro silnovrstvé obvody vybírají keramické substráty z 96 % oxidu hlinitého. Pokud je požadován substrát s lepšími podmínkami pro odvod tepla, lze zvolit substráty z oxidu beryllitého.
V tlustovrstvém hybridním integrovaném obvodu je pasivní síť tvořena především tiskem různých past na substrát do vzoru a slinováním při vysoké teplotě. Mezi použité materiály patří: vodivá pasta. Dielektrická pasta a odporová pasta atd.
Tlustovrstvé vodiče jsou důležitou součástí tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů, které fungují jako propojení pro aktivní zařízení v obvodu. Vícevrstvá elektroinstalace. Elektroda kondenzátoru. Oblast připojení olova u externě připojených součástí. Materiál hrotu rezistoru. Rezistory s nízkým odporem. Silnovrstvý mikropásek a další funkce. Mezi vodivými pastami používají obvyklé tlustovrstvé hybridní integrované obvody materiály palladium-stříbro, některé vojenské obvody a vysoce přesné obvody používají zlaté pasty a některé obvody s nízkou poptávkou používají stříbrné pasty.
Tlustovrstvá rezistorová pasta je také důležitou součástí tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů. Silnovrstvé rezistory vyrobené ze silnovrstvé rezistorové pasty jsou jednou z nejpoužívanějších a důležitých součástí. Silnovrstvá rezistorová pasta se skládá z funkčních součástí. Lepicí komponenty. Skládá se z organického nosiče a modifikátoru, obecně se volí rezistentní pasta společnosti DuPont Company ze Spojených států.
Tlustovrstvá dielektrická pasta má vytvořit tlustou vrstvu externě připojeného silnovrstvého kondenzátoru. Vícevrstvé vodiče a výkonové parametry tlustovrstvých rezistorů nejsou ovlivněny vnějším prostředím. Včetně kondenzátorové dielektrické pasty. Křížové a vícevrstvé dielektrické kaše a enkapsulační dielektrické kaše.
Aplikace
S rozvojem technologie se každým dnem rozšiřuje použití tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů, které se používají hlavně v leteckých elektronických zařízeních. Satelitní komunikační zařízení. Elektronický počítač. Komunikační systém. Automobilový průmysl. Audio zařízení. Mikrovlnná zařízení a domácí spotřebiče atd. Je vidět, že tlustovrstvé hybridní integrované obvody pronikly do mnoha průmyslových odvětví. V Evropě dominuje aplikace tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů v počítačích a následně komunikace na dálku. Sdělení. Katedry vojenského průmyslu a letectví. V Japonsku jsou tlustovrstvé hybridní integrované obvody široce používány ve spotřební elektronice. Spojené státy americké se používají hlavně pro letectví a kosmonautiku. Komunikace a počítače, z nichž komunikace tvoří nejvyšší podíl.
V průmyslu barevné televize se tlustovrstvé obvody obecně používají jako silové obvody a vysokonapěťové obvody, včetně spínacích stabilizovaných napájecích obvodů. Obvod video zesilovače. Výstupní obvod rámu. Obvod pro nastavení napětí. Vysokonapěťový limitní obvod. Zvukový obvod a obvod hřebenového filtru atd.
V leteckém a kosmickém průmyslu jsou tlustovrstvé hybridní integrované obvody díky flexibilitě jejich struktury a designu. Miniaturizace. Lehká váha. Vysoká spolehlivost. Odolné proti otřesům a vibracím. Antiradiační a jiné vlastnosti ve vzdušné komunikaci. Radar. Systém řízení palby. Systémy navádění raket a komunikace mezi satelity a různými vesmírnými prostředky. TELEVIZE. Radar. Velké množství aplikací bylo získáno v systémech dálkového průzkumu Země a telemetrických systémů.
Ve vojenském průmyslu se pro vysokou stabilitu obecně používají tlustovrstvé obvody. Vysoká přesnost. Napájecí zdroj modulu malé velikosti, obvod snímače, obvod předzesilování, obvod zesilovače výkonu atd.
V automobilovém průmyslu se tlustovrstvé obvody obecně používají jako regulátory napětí generátoru. Elektronický zapalovač a systém vstřikování paliva.
V počítačovém průmyslu se pro integrovanou paměť obecně používají tlustovrstvé obvody. Digitální procesorová jednotka. Převodník dat. Napájecí obvod. Termální tiskové hlavy v tiskových zařízeních atd.
V komunikačních zařízeních jsou integrovány silnovrstvé hybridní oscilátory řízené napětím. Napájení modulu. Sofistikovaná síť. Aktivní filtr. Tlumič. Linkový ekvalizér. Potlačovač bočního tónu. Hlasový zesilovač. Vysokofrekvenční a mezifrekvenční zesilovače. Převodník impedance rozhraní. Obvod uživatelského rozhraní. Obvod reléového rozhraní. Dvou/čtyřvodičový převodník. Automatický regulátor zisku. Transceiver optického signálu. Laserový generátor. Mikrovlnný zesilovač. Mikrovlnný dělič výkonu. Mikrovlnný filtr. Širokopásmové mikrovlnné detektory atd.
V přístrojovém průmyslu a průmyslu číslicového řízení obráběcích strojů se tlustovrstvé hybridní integrované obvody obecně používají v různých obvodech rozhraní senzorů. Nabíjecí zesilovač. Malý zesilovač signálu. Generátor signálu. Převodník signálu. Filtr. Ovladače napájení, jako je IGBT. Zesilovač. Napájecí měnič atd.
V jiných oblastech byla technologie tlustovrstvého vícevrstvého směrování úspěšně použita při dekódování digitálních zobrazovacích trubic. Hnací obvod, transparentní tlustý film se také používá pro typ výboje se studenou katodou. Elektrody obrazovek z tekutých krystalů.
Kromě toho má tlustovrstvá technologie také potenciál pro udržitelný rozvoj v mnoha nově vznikajících oborech, které se prolínají s elektronickou technologií. Související kategorie zahrnují magnetismus a supravodivá filmová zařízení. Zařízení pro povrchové akustické vlny. Membránově citlivá zařízení (citlivá na teplo, fotocitlivá, na tlak, na plyn, na sílu). Membránové solární články. Integrovaná optická dráha atd.
Vývoj
V současné době jsou také tlustovrstvé hybridní integrované obvody ohroženy obrovskou konkurencí. Neustálé zlepšování desek plošných spojů stíhá vývoj tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů. V kontextu rychlých změn a tvrdé konkurence je nutné dále prozkoumat problémy tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů a odpovídajících opatření:
·Vyvíjejte různé nové substrátové materiály s nízkou cenou a vysokou kvalitou. Pasty a materiály pro zapouzdření, jako jsou substráty SIC. Smaltovaný substrát. Deska z epoxidové pryskyřice G-10 atd., pasta z obecných kovů. Pryskyřičná pasta atd., obalové materiály s dobrou vysokoteplotní stabilitou a skleněné nízkoteplotní zapouzdřovací materiály atd.
·Použití různých nových čipových komponent, jako jsou mikrobalená zařízení (SOT), výkonové mikro-tvarované elektronky, vysoce výkonné tranzistory, různé polovodičové integrované obvody a různé čipové rezistory. Kondenzátor. Induktory a různá čipově nastavitelná zařízení. R síť. C síť. RC síť. Diodová síť. Triodová síť atd.
·Vyviňte a použijte vícevrstvou kabeláž. Montážní a trojrozměrné obvody s vysokou hustotou se vyvíjejí směrem k velkovrstvým hybridním integrovaným obvodům s funkcí jednotkového systému.
·Využijte naplno výhody tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů a pokračujte v multifunkčnosti. Směr vývoje s vysokým výkonem a neustálé zlepšování materiálů a procesů dále zlepšuje stabilitu a spolehlivost produktu, snižuje výrobní náklady, aby se zvýšila životnost tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů a konkurenceschopnost na trhu elektronických produktů.
·Založeno na použití technologie integrace tlusté fólie, komplexní využití technologie povrchové montáže. Technologie integrace tenkého filmu. Technologie mikrovýroby polovodičů a různé speciální technologie zpracování připravují mnoho odrůd. Multifunkční. Vysoký výkon. Nízkonákladové mikroobvody, jako jsou tlustovrstvé obvody mikročipů. Silnovrstvé hybridní integrované obvody. Silnovrstvé senzory a různé další nové obvody atd.
Podporujte použití technologie CAD.CAM a CAT při navrhování a výrobě tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů a výrobní proces se postupně mechanizuje. Poloautomatické. Přechod směrem k plné automatizaci, neustálé zlepšování efektivity výroby. Snížit výrobní náklady a zlepšit spolehlivost tlustovrstvých hybridních integrovaných obvodů.