Тонкоплёночная гибридная схема (Thin-Film Hybrid Circuit) — это тип гибридной интегральной микросхемы, в которой пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, проводники) формируются на поверхности изолирующей подложки (обычно стеклянной, керамической или кремниевой) методами тонкоплёночной технологии. Толщина функциональных слоёв составляет от нескольких нанометров до 1 микрометра. На такую основу затем монтируются дискретные активные компоненты (кристаллы ИМС, диоды, транзисторы), образуя законченный функциональный узел.
Технология изготовления
Процесс создания тонкоплёночных элементов основан на вакуумном осаждении и фотолитографии.
-
Нанесение плёнок. Методами термического испарения, катодного распыления (sputtering) или химического осаждения из газовой фазы (CVD) на подложку последовательно наносятся металлические (например, алюминий, хром, золото) и резистивные (например, нихром NiCr, тантал TaN, оксид олова SnO₂) слои.
-
Формирование рисунка. С помощью фотолитографии и селективного травления (wet etching, dry etching) из сплошных плёнок формируются топологии резисторов, проводников и обкладок конденсаторов. Эта технология обеспечивает высокую геометрическую точность (линейные размеры до единиц микрометров) и повторяемость параметров.
-
Монтаж компонентов. На подготовленную тонкоплёночную структуру устанавливаются бескорпусные кристаллы (Die) методом проволочной разварки (wire bonding) или флип-чип, а также пассивные SMD-компоненты.
Характеристики и применение
Тонкоплёночные элементы отличаются высокой стабильностью параметров, низким уровнем шума, отличными высокочастотными свойствами и возможностью изготовления прецизионных резисторов с допуском ±0.1% после лазерной подгонки (trimming). Области применения включают высокоточные измерительные приборы, медицинскую диагностическую аппаратуру, СВЧ- и радиочастотные модули в телекоммуникациях, а также аппаратуру специального назначения (военную, аэрокосмическую), где требования к надёжности и стабильности максимальны.
Особенности производства
Производство тонкоплёночных гибридных схем является специализированной и высокотехнологичной услугой. Оно требует чистых помещений, сложного вакуумного и фотолитографического оборудования, а также строгого контроля параметров на каждом этапе. Для контрактного производителя это направление связано с высокой добавленной стоимостью, но и с высокими входными барьерами. Контроль качества готовых схем включает измерение электрических параметров плёночных элементов, проверку прочности сварных соединений и климатические испытания. Общие требования к надёжности могут регламентироваться стандартами, например, MIL-PRF-38534.
Источники: Общие стандарты на гибридные микросхемы (MIL-PRF-38534), техническая литература по тонкоплёночным технологиям, спецификации производителей материалов для тонкоплёночных процессов.