11.Опишите полупроводниковые имс, их достоинства и недостатки, изготовление элементов.

ИМС — устройство с высокой плотностью упаковки электрически связанных элементов, выполняющее определенную функцию обработки и преобразования электрических сигналов и представляющее единое целое с точки зрения конструктивно-технологических и эксплуатационных требований. Элемент это часть ИМС, выполненная неразрывно с кристаллом или под­ложкой, которую нельзя рассматривать как самостоятельное изделие.

ИМС подразделяют на:

-полупроводниковые, в которых все активные и пассивные элементы и их соединения выполнены в виде сочетания неразъемно связанных р-n-переходов в одном исходном полупроводниковом кристалле;

-гибридные, содержащие диэлектрическое основание (подложку), все пассивные элементы на поверхности которой выполняются в виде однослойных или многослойных пленок, соединенных пленочными проводниками, а полупроводниковые приборы, в том числе ИМС и другие компоненты (миниатюрные керамические конденсаторы, индуктивности и др.), размещены на подложке в виде дискретных навесных деталей.

Полупроводниковые ИМС.

Для изготовления п/п-вых ИМС используют пластины кремния толщиной до 50 мкм и диаметром 50 – 100 мм, образующие подложку. На поверхности или в объеме таких подложек формируются элементы п/п-вой ИМС по планарной технологии, позволяющей групповым методом обрабатывать одновременно несколько десятков подложек с сотнями и тысячами полупроводниковых ИМС на каждой. Элементы имеют плоскую структуру: р-n-переходы и соответствующие контактные площадки выходят на одну плоскость подложки (рис. 3.1). Пленка из двуокиси кремния SiO₂ , нанесенная на поверхность подложки, служит для защиты р-n-переходов от внешних воздействий.

Достоинства: меньше габариты, масса и стоимость; большая надежность; большее быстродействие.

Недостатки: меньший процент выхода годных ИМС (5-30%); меньшие функциональные возможности.

12.Опишите гибридные имс, их достоинства и недостатки, изготовление элементов.

В производстве гибридных ИМС используется пленочная технология, которая позволяет изготовлять с достаточно стабильными параметрами лишь пассивные элементы — резисторы, конденсаторы, индуктивные катушки. Активные компоненты выполняют в виде дискретных приборов. Гибридные ИМС изготовляют групповым методом путем нанесения пленочных пассивных элементов на диэлектрическую подложку с последующим присоединением к этим элементам навесных активных компонентов, в том числе ИМС.

Достоинства:

-большие функциональные возможности;

- более высокий процент выхода годных изделий (60—80%)

Недостатки: меньшая плотность упаковки, надежность и себестоимость.

Подложки изготавливают из стекла, стеклокристаллических материалов-ситаллов и керамики с размерами от 6X15 до 48X60 мм при толщине 0,5—2 мм.

Резисторы изготавливают из хрома, тантала, нихрома и вольфрама.

Тонкие пленки наносят на подложку методы вакуумного напыления и катодного или ионно-плазменного распыления. Диапазон номинальных значений резисторов от 100 Ом до 50 кОм при номинальной мощности 0,2 Вт.

Резисторы обычно имеют форму прямоугольника. Для реализации больших номиналов сопротивлений резисторам придают конфигурацию, имеющую Г- и П-образные отрезки.

Пленочный конденсатор имеет трехслойную структуру: два металлических слоя (обкладки конденсатора) с диэлектрическим слоем между ними.

Диапазон номинальных значений емкостей при приемлемых размерах пленочных конденсаторов составляет 10—10000 пФ при рабочем напряжении до 15 В. В случае необходимости использования в гибридных ИМС больших емкостей применяют дискретные конденсаторы.

Тонкопленочные индуктивные катушки выполняют на подложке в виде круглой или прямоугольной спирали.

Максимальное значение индуктивности не превышает 5 мкГн при небольшой добротности (Q=50). В этой связи в гибридных ИМС часто применяют микроминиатюрные дискретные индуктивные катушки.

В качестве активных компонентов применяются дискретные полупроводниковые диоды, транзисторы, тиристоры, полупроводниковые ИМС, чаще в бескорпусном исполнении.

Объединение пленочных пассивных элементов и навесных компонентов в гибридную ИМС осуществляется пленочными проводниками и контактными площадками из золота, серебра, меди и алюминия. Крепление навесных компонентов с жесткими вы­водами к контактным площадкам осуществляют пайкой, ультразвуковой сваркой, лучом лазера и др. Компоненты с гибкими выводами припаи­вают или приклеивают с помощью эпоксидных клеев.