Плёночная интегральная схема (Film Network) — это гибридная интегральная схема (hybrid integrated circuit), в которой все пассивные элементы (резисторы (resistor), конденсаторы (capacitor), проводники (conductor)) и, в некоторых случаях, часть активных элементов, формируются на поверхности единой диэлектрической подложки методами тонкоплёночной (thin-film) или толстоплёночной (thick-film) технологии. Активные компоненты (транзисторы, ИС) монтируются на подложку в виде отдельных кристаллов (die) или в корпусах.
Классификация по технологии
Различают два основных типа плёночных схем, различающихся методами формирования элементов:
-
Тонкоплёночные схемы (Thin-Film Circuits). Элементы формируются вакуумным напылением или химическим осаждением слоёв толщиной от нанометров до ~1 микрометра. Обеспечивают высокую точность и стабильность параметров.
-
Толстоплёночные схемы (Thick-Film Circuits). Элементы создаются трафаретной печатью и последующим обжигом специальных паст, образуя слои толщиной 10–25 микрометров. Отличаются более высокой производительностью и стойкостью к перегрузкам.
Конструкция и материалы
В качестве подложки обычно используется жаростойкая керамика (high-alumina ceramic), реже — стекло или ситалл. В тонкоплёночных схемах применяются металлы (хром, никель, золото) и диэлектрики (оксид кремния, нитрид тантала). В толстоплёночных — пасты на основе стеклофритты с проводящими (серебро, золото, палладий-серебро), резистивными (рутениевая кислота) и диэлектрическими наполнителями.
Технология изготовления
Процесс изготовления включает последовательное формирование слоёв на подложке. Сначала наносятся и структурируются проводящие дорожки, затем — резистивные и диэлектрические слои. После формирования плёночных элементов производится лазерная подгонка (laser trimming) резисторов для достижения точных номиналов. На финальном этапе устанавливаются и припаиваются навесные компоненты (add-on device).
Области применения
Плёночные интегральные схемы находят применение в областях, где требуются высокая надёжность, стабильность параметров в широком диапазоне температур и компактность. Они используются в авионике и космической технике, медицинском оборудовании (например, в кардиостимуляторах), высокоточных измерительных приборах, а также в СВЧ-технике для создания согласующих цепей и фильтров.
Сравнение с полупроводниковыми ИС
В отличие от монолитных кремниевых интегральных схем, плёночные сети не позволяют создавать сложные активные элементы, но превосходят их по точности и стабильности пассивных компонентов, мощности рассеивания и стойкости к радиации.
Источники: Технология и требования к плёночным интегральным схемам регламентированы стандартами IPC-6018 и MIL-PRF-38534.