1. ¿Qué es un circuito integrado? Los circuitos integrados utilizan un determinado proceso para convertir los transistores, diodos, resistencias, condensadores y otros componentes necesarios para el circuito en una pequeña pieza de sustrato de silicio, vidrio o cerámica y luego interconectarlos mediante el proceso correspondiente. Y luego empaquetarlos en una carcasa, el tamaño de todo el circuito se reduce considerablemente y la cantidad de cables y puntos de soldadura también se reduce considerablemente. La visión integrada apareció a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960 y se realizó utilizando tecnología plana de silicio y tecnologías de película delgada y gruesa. 2. Usos de los circuitos integrados Existen muchos tipos de circuitos integrados, que se pueden dividir en dos categorías: circuitos integrados analógicos y circuitos integrados digitales según sus diferentes funciones. El primero se utiliza para generar, amplificar y procesar diversas señales analógicas; el segundo se utiliza para generar, amplificar y procesar diversas señales digitales. La llamada señal analógica es una señal cuya amplitud cambia con el tiempo. Por ejemplo, cuando las personas hablan por un micrófono, la señal de audio emitida por el micrófono es una señal analógica. La señal de audio y la señal de televisión recibidas y amplificadas por radios, grabadoras, equipos de audio y televisores también son las llamadas señales analógicas; La señal digital se refiere al valor de tiempo y amplitud. Las señales discretas, como las señales de código telegráfico, generan señales eléctricas al presionar un botón y las señales eléctricas generadas son discontinuas. Esta señal eléctrica discontinua generalmente se denomina pulso eléctrico o señal de pulso, también conocida como señal digital. La clasificación de uso de los circuitos integrados se muestra en la siguiente tabla (no se incluyen todas las clasificaciones): iii Embalaje iv. Según el grado de integración, se puede dividir en cuatro categorías: pequeña, mediana y grande. Circuitos integrados de gran escala y de muy gran escala. Para los circuitos integrados analógicos, debido a los altos requisitos de proceso y los circuitos complejos, generalmente se considera que aquellos con un nivel de integración de menos de 50 componentes son circuitos integrados de pequeña escala, y aquellos con un nivel de integración de 50-100 componentes son de mediana escala. los circuitos integrados de escala son circuitos integrados de gran escala aquellos con más de 100 componentes; para los circuitos integrados digitales, los que integran de 1 a 10 puertas equivalentes/chip o de 10 a 100 componentes/chip se consideran generalmente circuitos integrados de pequeña escala, y los que integran. Generalmente se considera que entre 10 y 100 puertas/chip equivalentes son circuitos integrados de pequeña escala. Aquellos con puertas/chip equivalentes o entre 100 y 1000 componentes/chip son circuitos integrados de mediana escala que integran entre 100 y 10 000 puertas/chip equivalentes o entre 1000 y 100 000. Los componentes/chip son circuitos integrados a gran escala, que integran más de 10.000 puertas equivalentes/chip o más de 100.000 componentes/chip son circuitos integrados a muy gran escala. 5. Tecnología (tecnología de circuito integrado) La tecnología de integración electrónica se divide en circuitos integrados monolíticos basados en tecnología plana de silicio, circuitos integrados de película delgada basados en tecnología de película delgada y circuitos integrados de película gruesa basados en tecnología de serigrafía. Tecnología de circuito integrado monolítico: utiliza un conjunto completo de tecnologías de procesos planos como esmerilado, pulido, oxidación, difusión, fotolitografía, crecimiento epitaxial y evaporación para fabricar simultáneamente componentes como transistores, diodos, resistencias y condensadores en una pequeña pieza de silicio. oblea única y utiliza cierta tecnología de aislamiento para aislar cada componente entre sí en términos de rendimiento eléctrico. Luego, la capa de aluminio se evapora en la superficie de la oblea de silicio y se graba en un patrón de interconexión utilizando tecnología de fotolitografía, de modo que los componentes puedan interconectarse en un circuito completo según sea necesario para crear un circuito integrado monolítico semiconductor. Con el desarrollo de circuitos integrados monolíticos, desde circuitos integrados de tamaño pequeño y mediano hasta circuitos integrados de gran y ultra gran escala, también se ha desarrollado la tecnología de proceso planar. Por ejemplo, el dopaje por difusión se ha transformado en un proceso de dopaje por implantación de iones; la litografía ultravioleta tradicional se ha convertido en un conjunto de tecnologías de microfabricación, como el uso de placas de exposición a haces de electrones, grabado con plasma, molienda de iones reactivos, etc. Crecimiento epitaxial; se utiliza tecnología de epitaxia de haz molecular de vacío ultraalto; el proceso de deposición química de vapor se utiliza para fabricar polisilicio, dióxido de silicio y películas de pasivación de superficies, además de utilizar aluminio u oro para interconectar líneas delgadas, deposición química de vapor de polisilicio fuertemente dopado; También se utilizan películas de siliciuro de metales preciosos, así como procesos como estructuras de interconexión multicapa. Tecnología de circuitos integrados de película delgada: transistores, diodos, resistencias, condensadores, inductores y otros componentes de todo el circuito y sus estructuras de interconexión están hechos de metales, semiconductores, óxidos metálicos, varias fases mixtas de metales y aleaciones con un espesor inferior a 1 micras o película dieléctrica aislante, y se superponen mediante procesos como evaporación al vacío, pulverización catódica y galvanoplastia. Los circuitos integrados producidos mediante este proceso se denominan circuitos integrados de película delgada.
Los transistores en los circuitos integrados de película delgada utilizan tecnología de película delgada y sus estructuras materiales vienen en dos formas: ① transistores de sulfuro de cadmio y seleniuro de cadmio con efecto de campo de película delgada, y transistores hechos de telurio, indio, arsénico, óxido de níquel y otros materiales; Amplificadores termoeléctricos de película delgada. La confiabilidad de los transistores de película delgada es pobre y no se puede comparar con los transistores fabricados con tecnología plana de silicio, por lo que los circuitos compuestos enteramente de películas delgadas todavía no son prácticos en general. La aplicación práctica de los circuitos integrados de película delgada es utilizar un proceso híbrido, es decir, la tecnología de película delgada se utiliza para preparar interconexiones entre componentes pasivos y componentes de circuitos sobre sustratos de vidrio, vitrocerámica, cerámica de alúmina vidriada o pulida, y luego circuitos integrados. , transistores, diodos y otros chips de dispositivos activos y resistencias de potencia, condensadores, inductores y otros componentes que son inconvenientes para usar tecnología de película delgada. Para componentes con valores de capacitancia más altos, soldadura por presión en caliente, soldadura ultrasónica, conductor de haz o chip invertido. Se utilizan métodos de soldadura. Montar en un circuito completo. Proceso de circuito integrado de película gruesa: proceso de serigrafía que deposita revestimientos de resistencias, dieléctricos y conductores sobre sustratos de óxido de aluminio, cerámica de óxido de berilio o carburo de silicio. El proceso de deposición utiliza una pantalla de malla fina para crear patrones de varias películas. El patrón se creó fotográficamente y las áreas donde no se depositó pintura se cubrieron con una malla de látex. Los sustratos de óxido de aluminio se limpian e imprimen con un recubrimiento conductor para crear conexiones internas, áreas de soldadura de terminales de resistencia, áreas de unión de chips, electrodos inferiores de capacitores y películas conductoras. Después del secado, se hornea hasta darle forma a temperaturas entre 750 y 950 °C para evaporar el aglutinante y sinterizar el material conductor, que luego se imprime y sinteriza para crear resistencias, condensadores, puentes, aisladores y sellos de color. Los dispositivos activos utilizan procesos como soldadura por fusión de baja densidad, soldadura por reflujo, soldadura con chip invertido de punto de fusión bajo o cables agrupados, y luego se instalan en el sustrato cocido y los cables soldados forman un circuito de película gruesa. Los circuitos de película gruesa suelen tener un espesor de 7 a 40 micrones. El proceso de película gruesa es más conveniente para preparar procesos de cableado multicapa, y el proceso multicapa tiene buena compatibilidad, lo que puede aumentar en gran medida la densidad de ensamblaje de la integración secundaria. Además, los procesos de pulverización por plasma, pulverización con llama, impresión y etiquetado son nuevas tecnologías de proceso de película gruesa. Al igual que los circuitos integrados de película delgada, los circuitos integrados de película gruesa en realidad utilizan procesos híbridos porque los transistores de película gruesa aún no son prácticos. Los tres procesos de circuitos integrados monolíticos, circuitos integrados de película delgada y circuitos integrados de película gruesa tienen sus propias características y pueden complementarse entre sí. Una gran cantidad de circuitos estándar y de uso general pueden utilizar circuitos integrados monolíticos. Cuando se requiere una cantidad pequeña de circuitos o no estándar, generalmente se selecciona un proceso híbrido, es decir, se utiliza un circuito integrado monolítico estandarizado, más un circuito integrado híbrido de componentes activos y pasivos. Los circuitos integrados de película gruesa y los circuitos integrados de película delgada están entrelazados en algunas aplicaciones. El proceso de película gruesa utiliza equipos de proceso relativamente simples, diseño de circuito flexible, ciclo de producción corto y buena disipación de calor. Por lo tanto, se usa ampliamente en circuitos con requisitos de alto voltaje, alta potencia y tolerancia de componentes pasivos que no son demasiado exigentes. Además, debido a que los circuitos de película gruesa pueden lograr fácilmente cableado multicapa durante el proceso de fabricación, superan las capacidades de los circuitos integrados monolíticos y tienen campos de aplicación más complejos. Los chips de circuitos integrados a gran escala se pueden ensamblar en circuitos integrados a muy gran escala. , o los circuitos integrados de una sola función se pueden ensamblar en O los circuitos integrados monolíticos multifuncionales se pueden ensamblar en componentes multifuncionales o incluso pequeñas máquinas completas. Además de desarrollarse hacia niveles de integración más altos, los circuitos integrados monolíticos también se están desarrollando hacia circuitos analógicos, lineales y de alta potencia. Sin embargo, también tiene ventajas en circuitos integrados de microondas, circuitos integrados de mayor potencia, circuitos integrados híbridos de película delgada y película gruesa. En la selección específica, varios circuitos integrados monolíticos a menudo se combinan con procesos de integración de película gruesa y película delgada, especialmente sustratos como redes de resistencias de precisión y redes de condensadores que se pegan en la placa de circuito ensamblada a partir de resistencias de película gruesa y tiras conductoras en el sustrato. Se instala un circuito complejo y completo. En caso necesario, incluso puede conectar componentes individuales muy pequeños, componentes o máquinas completas.
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