Гибридная интегральная схема ( HIC ), гибридная микросхема , гибридная схема или просто гибрид — это миниатюрная электронная схема , состоящая из отдельных устройств, таких как полупроводниковые устройства (например , транзисторы , диоды или монолитные ИС ) и пассивных компонентов (например , резисторы , катушки индуктивности , трансформаторы , и конденсаторы ), прикрепленные к подложке или печатной плате (PCB). [1] Печатная плата, компоненты которой расположены на печатной монтажной плате (PWB), не считается настоящей гибридной схемой согласно определению MIL-PRF-38534 .
« Интегральная схема », как этот термин используется в настоящее время, относится к монолитной ИС, которая заметно отличается от HIC тем, что HIC изготавливается путем соединения ряда компонентов на подложке, тогда как (монолитные) компоненты ИС изготавливаются последовательно. шагов полностью на одной пластине, которую затем нарезают на чипсы. [2] Некоторые гибридные схемы могут содержать монолитные микросхемы, особенно гибридные схемы с многочиповым модулем (MCM).
Гибридные схемы могли быть залиты эпоксидной смолой , как показано на фото, а в военных и космических целях к корпусу припаивалась крышка. Гибридная схема служит компонентом печатной платы так же, как монолитная интегральная схема ; Разница между этими двумя типами устройств заключается в том, как они сконструированы и изготовлены. Преимущество гибридных схем состоит в том, что можно использовать компоненты, которые не могут быть включены в монолитную ИС, например, конденсаторы большой емкости, намотанные компоненты, кристаллы, катушки индуктивности. [3] В военной и космической технике многочисленные интегральные схемы, транзисторы и диоды в форме кристаллов размещаются либо на керамической, либо на бериллиевой подложке. Либо золотой, либо алюминиевый провод будет соединен с контактными площадками микросхемы, транзистора или диода с подложкой.
Толстопленочная технология часто используется в качестве соединительной среды для гибридных интегральных схем. Использование толстопленочного межсоединения с трафаретной печатью обеспечивает преимущества универсальности по сравнению с тонкопленочными, хотя размеры элементов могут быть больше, а наплавленные резисторы имеют более широкий допуск. Многослойная толстая пленка — это метод дальнейшего улучшения интеграции с использованием изолирующего диэлектрика, напечатанного трафаретной печатью, чтобы гарантировать, что соединения между слоями выполняются только там, где это необходимо. Одним из ключевых преимуществ для разработчика схем является полная свобода в выборе номинала резистора в толстопленочной технологии. Планарные резисторы также напечатаны методом трафаретной печати и включены в конструкцию толстопленочного межсоединения. Состав и размеры резисторов можно подобрать так, чтобы обеспечить нужные значения. Конечное значение резистора определяется конструкцией и может регулироваться лазерной подстройкой . После того, как гибридная схема полностью заполнена компонентами, перед финальным испытанием можно выполнить точную настройку с помощью активной лазерной подстройки.
Технология тонких пленок также использовалась в 1960-х годах. Компания Ultra Electronics производила схемы с использованием подложки из кварцевого стекла. Напылением наносилась пленка тантала с последующим испарением слоя золота. Слой золота сначала был протравлен после нанесения фоторезиста для формирования контактных площадок, совместимых с пайкой. Резистивные сети были сформированы также с помощью фоторезиста и процесса травления. Они были обрезаны с высокой точностью путем выборочной обработки фильма. Конденсаторы и полупроводники имели форму LID (безвыводные инвертированные устройства), припаянные к поверхности путем выборочного нагрева подложки с нижней стороны. Готовые схемы заливали в диаллилфталатную смолу. С использованием этих методов было создано несколько индивидуальных пассивных сетей, а также некоторые усилители и другие специализированные схемы. Считается, что какие-то пассивные сети использовались в блоках управления двигателем производства Ultra Electronics для Concorde.
Некоторые современные технологии гибридных схем, такие как гибриды LTCC -подложки, позволяют встраивать компоненты в слои многослойной подложки в дополнение к компонентам, размещенным на поверхности подложки. Эта технология создает схему, которая в некоторой степени является трехмерной .
На заре появления телефонов отдельные модули, содержащие трансформаторы и резисторы, назывались гибридами или гибридными катушками ; на смену им пришли полупроводниковые интегральные схемы .
На заре транзисторов термин «гибридная схема» использовался для описания схем, в которых использовались как транзисторы, так и электронные лампы ; например, аудиоусилитель с транзисторами, используемыми для усиления напряжения, за которым следует выходной каскад мощности на электронных лампах, поскольку подходящие мощные транзисторы не были доступны. Такое использование и устройства устарели, однако усилители, в которых используется ламповый предусилительный каскад в сочетании с полупроводниковым выходным каскадом, все еще находятся в производстве и в связи с этим называются гибридными усилителями .
