1 - tavola rezistilo
2 - ĉipa diodo
3 - kontakta drato
4 - ĉipa monolita integrita cirkvito
5 — ĉipa kondensilo
6 - substrato
7 - kondukta tavolo
8 - tegaĵo
9 - lutaĵo
10. - elduktaj dratoj
La uzado de integritaj cirkvitoj (mallonge ICoj) akiris eksterordinaran amplekson en elektrotekniko. La aplikado de ICoj estas tuŝanta preskaŭ ĉiujn sferojn de homa aktiveco, komencante per "konsuma elektroniko" (elektraj konstru-ludiloj por infanoj kaj gejunuloj, radioriceviloj, televidiloj, magnetofonoj, poŝkalkuliloj k.s.), mezurtekniko, medicina elektroniko kaj finante per kosma tekniko. La uzado de ICoj signifas ne nur la akiron de novaj altkvalitaj parametroj de finaj fabrikaĵoj, sed ankaŭ ŝparojn dum produktado kaj muntado.
La disvastigon de ICoj akompanas miniaturigo kaj mikrominiaturigo unuavice en la aparata tekniko kaj en la produktado de komputoroj. Tie ni povas klare kompari: se antaŭ dek jaroj por instalo de komputoro estis necesa ĉambro ampleksa dekojn da kvadratmetroj, hodiaŭ oni povas instali ĝin sur labortablon aŭ enmunti ĝin rekte en regan ŝrankon de maŝino aŭ produkt-linio. Ni povas konstati, ke per la enkonduko de ICoj la elektrotekniko, telekomunika tekniko kaj elektroniko faris kvalitecan salton signifantan rimarkindan gajnon sur la kampo de scienco kaj tekniko.
La integritajn cirkvitojn oni klasas kelkmaniere, ekzemple:
| 2.1. | El vidpunkto de produkta teknologio ili estas |
| 2.1.1. | monolitaj, t.e. kreitaj en unusola peco de duonkonduktanto per grada selektiva difuzo, |
| 2.1.2. | hibridaj, t.e. kunmetitaj el pli ol unu monolita komponanto. |
| 2.2. | Laŭ funkcia amplekso kaj nombro da elementoj distingiĝas |
| 2.2.1. | etgrada integreco (SSI — el la angla Small Scale Integration), temas pri simplaj kutime monolitaj ICoj, |
| 2.2.2. | mezgrada integreco (MSI — Medium Scale Integration), temas pri monolitaj ICoj kun pli komplika strukturo, |
| 2.2.3. | larĝgrada integreco (LSI — Large Scale Integration), temas pri monolitaj ICoj kun tre komplika strukturo, |
| 2.2.4. | aparte larĝgrada integreco (ELSI — Extra Large Scale Integration), ĝi entenas ampleksajn diĝitajn sistemojn. |
| 2.3. | El la vidpunkto de aplika destino ili estas |
| 2.3.1. | diĝitaj, t.e. logikaj ICoj, kiuj funkcias nur en du tensiaj niveloj. |
| 2.3.2. | analogaj, t.e. ICoj, kies ĉefa elemento estas linia cirkvito. Se ili enhavas krom tio ankoraŭ nelinian elementon, rezulta karaktero de tia ICo povas esti nelineara. |
Hibrida integrita cirkvito (mallonge HICo) estas integrita cirkvito, kunmetita el pli ol unu monolita komponanto (fig. 1.). Nuntempe produktataj HICoj:
| 3.1. | Plurĉipa HICo estas kunmetita el pluraj monolitaj ICoj, reciproke interkonektitaj en unu skatolo. |
| 3.2. | Minctavola HICo estas integrita cirkvito, kies unuopaj komponantoj estas formitaj per sinsekva deponado de mincaj konduktivaj tavoloj kaj izolaj materialoj sur nekonduktiva substrato. La cirkvito povas esti kompletigita per kelkaj diskretaj komponantoj alkonektitaj al tavola konduktilaro per diversaj metodoj. La minca tavolo estas konduktiva, duonkonduktiva aŭ izola tavolo dika 0,1 — 103nm, metita sur la substraton de HICo plej ofte per vakua vapordeponado aŭ katoda disŝprucado. |
| 3.3. | Diktavola HICo estas integrita cirkvito, kies unuopaj komponantoj estas formitaj per sinsekva deponado de dikaj konduktivaj tavoloj kaj izolaj materialoj sur nekonduktivan substraton. La cirkvito povas esti kompletigita ankaŭ per kelkaj diskretaj komponantoj. La dika tavolo estas konduktiva aŭ izola tavolo dika 10 - 100 jum, metita sur la sub-straton de HICo kutime per serigrafia teKnologio. |
| 3.4. | Kombinita HICo estas monolita integrita cirkvito, enhavanta aktivajn komponantojn. Sur ĝi estas deponitaj minctavolaj konduktilaroj kaj pasivaj komponantoj. Ĉe fabrikado oni uzas procedojn aplikeblajn en la teknologio de monolitaj cirkvitoj. |
| Fig. 1: Hibrida integrita cirkvito. 1 - tavola rezistilo 2 - ĉipa diodo 3 - kontakta drato 4 - ĉipa monolita integrita cirkvito 5 — ĉipa kondensilo 6 - substrato 7 - kondukta tavolo 8 - tegaĵo 9 - lutaĵo 10. - elduktaj dratoj |
| 4.1. | Tavola cirkvito estas elektra cirkvito, farita el diktavolaj aŭ minctavolaj elementoj, kiuj estas reciproke interkonektitaj per la sistemo de tavola konduktilaro. La tavolo funkcianta kiel tavola konduktilaro aŭ tavola komponanto, estas plej ofte pretigata per: kemia deponado, brulizado de suspensio sur la substrato, senkurenta deponado, metalizado, vakua vapordeponado, katoda disŝpruco kaj serigrafio. |
| 4.2. | Tavolaj komponantoj, precipe la tavola rezistilo, estas formataj sur la substrato de HICo per la surmeto de rezistiva suspensio aŭ pasto. La precizan rezistanc-valoron de tavola rezistilo oni alĝustigas per ŝlifado, blovegado de fajna malmola pulvoro aŭ per lasero. Tavola kondensilo estas formata sur la substrato per du konduktilaj tavoloj kaj per intermetita dielektrika tavolo. Tavola bobeno estas fabrikata per tekinologio de tavolaj konduktilaroj rekte sur la substrato de HICo. Minctavola transistoro estas kutime la transistoro de tipo FET, produktata per la teknologio de minctavoloj. |
| 4.3. | Ĉipoj estas aktivaj aŭ pasivaj cirkvit-elementoj, kutime neenskatoligitaj, destinitaj por muntado al HICo. Uzataj estas precipe ĉipaj transistoroj, rezistiloj, kondensiloj, monolitaj ICoj. Por ilia muntado oni uzas lutadon, ultrasonan aŭ termopreman veldadon, gluadon per elektre konduktiva gluaĵo aŭ mastiko. |
 | Fig. 2: Skatolo. 1 - soklo kun elduktiloj 2 - ujo |
| 4.4. | Skatolo protektas HICon kontraŭ eksteraj mekanikaj kaj klimataj influoj kaj forkondukas varmon. La konstrua solvo de skatoloj estas tre ofte derivata de skatoloj por transistoroj, signataj per la literoj TO. La skatolo konsistas el metala ujo kaj el soklo kun elduktiloj (fig. 2.). Por la HICoj estas ofte uzataj plataj skatoloj. Por hermete kunigi la soklon al la ujo oni uzas rezistanc-veldadon aŭ oni verŝ-tegas la HICojn per rezinoj. La skatoloj estas plej ofte el latuno, kupro, aluminio, malpli ofte el ceramikaĵo, vitro aŭ plastoj. |
Unu el la bazaj kondiĉoj de sukcesa fabrikado de HICoj estas pureco en fabrikejoj. Ĉefa medio-pretendo estas malaltigita ĉeesto de polvaj eroj kaj reguleblaj humido kaj temperaturo de aero. Estas necese prikonsideri la fakton, ke ĉe la HICoj malkreskas la dimensioj de unuopaj elementoj ĝis kelkaj nanometroj kaj sekve de tio la difektiĝo povas esti kaŭzata per la maska efekto de polvaj eroj sedimentiĝintaj sur fotorezistalon aŭ sur produktan maskon ĉe eksponado k.s.. La tehnologio de la fabrikado de HICoj estas tre ekzakta, ĝi postulas altan specialiĝon kaj zorgemon de laboristoj kaj ankaŭ precize funkciantajn maŝinojn kaj aparatojn. La plenumado de teknologia disciplino kaj de labor-higienaj principoj dum la fabrikado de HICoj estas unu el la bazaj premisoj de ilia sukcesa produktado.
 |
| Fig. 3.Topologia skizo: 1 kondukta tavolo, 2 ĉipa diodo, 3 ĉipa monolita integrita cirkvito, 4 tavola rezistilo. 5 kontakta drato. 6 ĉipa kondensilo. 7 substrato, 8 elduktaj dratoj. 9 lutaĵo. |
La laboro pri HICo komenciĝas per propono de cirkvito. Kun kliento estas pritraktita baza propono, kiu estas poste prilaborata kiel t.n. model-skizo. Ĝi havas desegne prilaboritajn ĉiujn geometriajn parametrojn de la cirkvito. Plu estas necese ellabori topologian skizon, t.e. idean proponon de ICo-topologio inkluzive dislokiĝon de cirkvitaj elementoj (fig. 3.). La topologia skizo servas kiel fundamento por pretigo de preponaĵo. Ĉi estas desegno de unu tavolo de tavola cirkvito pretigita en difinita skalo (fig. 4.). La materialo de preponaĵo estas kutime majlara laminaĵo. Ĝi estas travidebla majlara folio kun surgluita tavolo de opaka materialo. La preponaĵo estas fabrikata per tranĉado helpe de koordinatografo (direktata ofte per komputoro) kaj per deigo de opaka materialo. Por atingi deziratan precizecon de estonta ICo oni pretigas la preponaĵon en taŭga pligrandigo, 25:1 ĝis 125:1. Poste sekvas pretigo de la reduktita preponaĵo en dezirata dimensio. Laŭ la reduktita preponaĵo estas fabrikata aŭ ŝablono por la telinologio de minctavoloj, aŭ serigrafia ŝablono por la teknologio de diktavoloj. Ĝis nun estas la teknologioj por minctavoloj kaj diktavoloj preskaŭ ekvivalentaj. Plej grava diferenco estas en la metodoj de surmeto de tavoloj kreantaj cirkvitojn.
La minctavolaj cirkvitoj fabrikiĝas plej ofte helpe de vakua vapordeponado de tavolo. La vakua vapordeponado estas la metodo de vaporigado de metaloj per varmigo en vakuo. En la altaj temperaturoj okazas intensa elvaporiĝado de metalo kaj liberigitaj molekuloj kondensiĝas sur apudaj malpli varmaj surfacoj.
 |
| Fig. 4. Proponaĵo. 1 travidebla majlara folio, 2 opaka materialo. |
Katoda disŝprucado estas ankaŭ tre ofte uzata. Temas pri formado de metala tavolo per amasiĝo de eroj liberiĝintaj el katodo helpe de la molekuloj de jonigita gaso.
Post la depono de la minca tavolo sur la substraton el berilia aŭ korunda ceramikaĵo oni pretigas la koncernan cirkviton per fotolitografia teknologio kaj per gravurado en acidoj. Tiucele oni uzas diversajn specojn de rezistaloj. Ili estas materialoj, rezistantaj kontraŭ efiko de gravuraj likvaĵoj. Ekzemple pozitiva fotorezistalo rezistas kontraŭ tiaj efikoj sur areo neprilumita, diference de negativa fotorezistalo, kiu rezistas sur la prilumitaj lokoj. La gravurado iam kaŭzas superetendon (fig. 5.), t.e. lokan pligrandigon de desegno kompare al la desegno prezentata per la fotorezistalo. Okazi povas ankaŭ subgravuriĝo (fig. 6.), t.e. nedezirata gravura enpenetro sub randon de la fotorezistalo. La superetendo kaj la subgravuriĝo negative influas kvaliton de cirkvito.
Per la minctavola teknologio eblas fabriki kelkajn tavolojn sinsekve, unu sur la alia. En tiu okazo estas grava preciza interspacigo de tavoloj, reciproka spaca orientado de skemoj en unuopaj tavoloj dum ilia sinsekva fabrikado sur la substrato.
 |  | |
| Fig. 5: Superetendo. 1 rezistalo, 2 superetendo 3 substrato | Fig. 6: Subgravuriĝo. 1 rezistalo 2 subgravurigo 3 substrato |
La diktavolaj cirkvitoj estas fabrikataj per serigrafia surmeto de tavoloj. Ĝi estas teknologio, ĉe kiu oni premas rezistivan, konduktivan aŭ alian paston tra metala, plasta aŭ silka fajna reto. Sur la fajna reto estas formitaj dezirataj skemoj el malplenaj maŝoj, tra kiuj oni trapremas la paston sur la substraton. La dikeco de fajna reto kaj la premo de forviŝilo influas la dikecon de tavoligita pasto. Poste sekvas sekigado kaj brulizado en difinitaj temperaturoj. Per la serigrafia telinologio estas eble krei sinsekve kelkajn tavolojn per ripeta depono kaj brulizo de ĉiu tavolo.
La pluaj fabrikaj operacioj ĉe la minctavolaj kaj la diktavolaj cirkvitoj estas preskaŭ la samaj. Post pretigo de la pasiva reto oni alĝustigas celatan rezistancon de tavolaj rezistiloj ekzemple helpe de ŝlifado, blovegado per fajna malmola polvo aŭ helpe de lasera radio. La valoro de rezistanco estas dum la alĝustigado kontinue mezurebla kaj tiel estas garantiita ĝia alta precizeco. Poste sekvas muntado de unuopaj ĉipoj per lutado, ultrasona aŭ termoprema veldado. Uzata estas ankaŭ la gluado per elektre konduktiva gluo aŭ mastiko. Ĉar temas pri tre fajna laboro postulanta precizecon, oni faras tiujn ĉi operaciojn helpe de mikroskopo. Poste estas kontrolataj la elektraj parametroj de kompleta cirkvito. Se la rezulto estas pozitiva, oni hermete enskatoligas la cirkviton kaj denove estas kontrolata ĝia funkcio. La tipo de la HICo estas markita sur la skatolo per stampado, presado, etiketado.
Kie kaj kiaamplekse ni povas apliki la HICojn kun sukceso? Ĉie, kie ne estas uzeblaj la monolitaj ICoj pro ekonomiaj aŭ teknikaj motivoj kaj ankaŭ tie, kie la uzo de HICo prezentas teknikan progreson kaj atingas almenaŭ la suban limon de ekonomie profita nombro da pecoj fabrikotaj. Memkomprene ne estas ekonomie uzi ilin, kiam temas pri fabrikado de nur kelkaj dekoj da pecoj. La ĝisnunaj spertoj montras, ke la hibrida teknologio ebligas ampleksan aplikadon de HICoj ekzemple por la rezistilaro kun difinitaj parametroj, por la precizaj potencial-dividiloj kun difinita temperatura koeficiento, por amortiziloj, aktivaj filtriloj, diĝitaj cirkvitoj, diversaj tipoj de cirkvitoj ĉe malaltaj kaj altaj frekvencoj, diversaj kategorioj de povumaj cirkvitoj k.t.p..
Nuntempe ni uzas la HICojn en la komputora, radiosenda kaj televida tekniko, industria aŭtomatiko, konsuma elektrotekniko, mezura tekniko, aŭtomobila kaj avia industrio, sekuriga tekniko en transporto, medicina elektroniko, kosma tekniko k.t.p.. La HICoj alportas al klientaro rimarkindajn avantaĝojn:
En la nuntempa elektroteknika industrio la HICoj okupis firman pozicion apud la monolitaj ICoj kaj kontribuas al la daŭra progreso en la teknika nivelo de elektronikaj produktoj.
Článek se zabývá problematikou integrovanych obvodů se zaměřením na hybridní integrované obvody (HIO). Uvádí klasifikaci integrovaných obvodů z různých hledisek. Vysvětluje některé základní technologie použivané při vyrobě HIO s rozdělením na techologii tenké a tlusté vrstvy. Ukazuje možnosti aplikace HIO v elektronice, popisuje některé jejich výhody oproti monolitickým integrovaným obvodům.
|
Fonto: Scienca Revuo, vol. 29 (1978), n-ro 2 (130) pĝ. 71-78. |
Reen al la antaŭa paĝo! |