Лекція № 9. Тема. Мікромініатюризація радіо електричної апаратури

План лекції:

Гібридні та напівпровідникові ІМС

Пасивні елементи гібридних ІМС.

Технологія створення інтегральних схем і елементної бази гібридних ІМС.

Література до вивчення лекції:

1. Пасинков В.В., Сорокин В.С. Материалы електронной техники. – М.: Высш. Школа, 1986, с. 94-98, 133-156

2. Гершунский Б.С. Основы электроники и микроелектроники, - Киев: Высш. Школа, 1989, с 55-172

3. Толю па С. В., Латипов І. М., Еремеєв Ю.І., Електричні матеріали. Пасивні електронні елементи інфокомунікаційних систем та мереж. навч. посібник, 2010р.

1.Гібридні та напівпровідникові імс

Етапи та напрямки розвитку інтегральних мікросхем

Сучасні та перспективні зразки техніки зв’язку розробляються та виготовляються на новій елементній базі –інтегральних мікросхемах (ІМС). Проблеми розробки, виготовлення та експлуатації техніки зв’язку на ІМС займається спеціальна наука –мікроелектроніка.

Мікроелектроніка дозволяє створити зразки техніки, які відрізняються від існуючих зразків на дискретних елементах такими якостями, як: висока надійність, незначне споживання електроенергії, малі габаритні розміри та маса, низька собівартість виготовлення.

Ці якості досягаються за рахунок застосування так називаємої інтегральної технології виготовлення ІМС, при якій процеси виготовлення радіоелементів і з’єднання їх у функціонально закінчений вузол суміщаються.

За рахунок інтегральної технології став можливим перехід від традиційних методів збірки функціональних вузлів на дискретних радіоелементах до групового методу виготовлення та з’єднання інтегральних радіоелементів у єдиному конструктивно закінченому функціональному вузлі.

Рівень мініатюризації техніки зв’язку характеризується відношенням числа радіоелементів у вузлі до об’єму, який займає цей вузол, і називається густиною наковки.

Прийнято вважати, техніка зв’язку пройшла у своєму розвитку чотири етапи мініатюризації.

Кожному етапу відповідає своє покоління елементної бази (рис.1).

Перший етап-це етап вакуумної електроніки. Елементну базу на цьому етапі складали електронно-вакуумні прилади. На цьому етапі здійснювалася мініатюризація електронних ламп пасивних елементів, покращувались характеристики й параметри, використовувався пакетний монтаж. Це дозволило збільшити густину паковки до 200 елементів на 1 дм³ (0,2 ел/см³).

Другий етап- етап дискретної напівпровідникової електроніки настав з появою і широким впровадженням в РЕТ у якості елементної бази дискретних напівпровідникових приладів-діодів, транзисторів. Застосування транзисторів і мініатюрних радіоелементів забезпечило якісний стрибок у мініатюризації РЕТ, підвищення її надійності, економічності, зменшенні габаритних розмірів і маси.

Покоління радіоелектронної техніки	Етапи мініатюаризації радіоелектронної техніки	Елементна база радіоелектронної техніки
І –покоління (50 –ті роки)	Мініатюризація	Електронно –вакуумні прилади
ІІ –покоління (60 –ті роки)		Дискретні напівпровідникові прилади
ІІІ –покоління (70 –ті роки)	Мікромініатюризація	Інтегральні схеми (ІС)
ІV –покоління (80 –ті оки)	Комплексна мікромініатюризація	Великі та надвеликі інтегральні схеми (ВІС, НВІС)
V –покоління (90 –ті роки)		Елементи функціональної електроніки

Рис.1.етапи розвитку мініатюризації електронної техніки

До цього часу (в 60 –ті роки) широке розповсюдження отримав так званий функціонально-вузловий метод конструювання РЕТ.

Сутність методу заключається в конструюванні РЕТ не із окремих радіодеталей, а із уніфікованих функціональних вузлів (УФВ)- підсилювачів, генераторів, перетворювачів, тригерів та інш. Такі УФВ, зібрані на дискретних елементах, отримали назву модулів (мікромодулів). Їх застосування дозволило отримати густину упаковки до 2 ел/см³.

Третій етап-етап мікроелектроніки. На цьому етапі мікромініатюризації РЕТ у якості елементної бази використовуються інтегральні схеми (ІС). Термін „схема” включає в себе поняття пристрою, вузла, а термін „інтегральна” означає об’єднання великої кількості електрично з’єднаних елементів в одному корпусі.

Четвертий етап-етап комплексної мікромініатюризації. Елементною базою для побудови РЕТ служать інтегральні схеми підвищеного рівня інтеграції (ВІС) та надвеликі інтегральні схеми (НВІС).

Технологія виготовлення пасивних елементів ІС.

В даний час у радіоелектронній промисловості для виготовлення ІС використовуються дві технології (рис. 2): гібридна та напівпровідникова.

До технології виготовлення пред’являються протирічні вимоги. З однієї сторони, необхідно підвищувати ступінь інтеграції ІС, а з іншої, необхідно мати типові (універсальні) ІС. Однак збільшення рівня інтеграції ІС обмежує область їх застосування. Наявність двох технологій дозволяє, в деякій мірі, задовільнити цим протирічним вимогам.

Найбільшу густину паковки ІС забезпечує напівпровідникова технологія. Однак її складність та властивості отриманих елементів не завжди задовольняють технічним вимогам. Більш економічною являється гібридна технологія. Вона дозволяє отримати ІС із кращими властивостями елементів, але більш низьким рівнем інтеграції.

Рис.2.технології виготовлення ІС