Интегральная электроника: основные направления, особенности конструкций и технологии изделий.
Развитие современный РЭ связано с применением нов. принципов проектирования и конструирования решений элементной базы на основе изделий микро-, опто- и функциональной электроники. В качестве базовой применяется интегральная технология, под которой понимается слияние стадий изготовления отдельных элементов и изделия в целом.
Производство ИРЭ относится к сложным системам. Каждая операция проводится в условиях частичной или полной синхронизации, взаимодействия режимов и действия оборудования. Все применяемые при этом ТП подразделяются на группы:
1. Производство элементной базы.
2. Изготовление элементов конструктивной базы
3. Сборка, монтаж и герметизация изделий. Большинство операций трудно автоматизировать
4. Контроль, регулировка и испытания. Требует высококвалифицированных работников, трудоемок и дорог с точки зрения автоматизации
Технологическую систему производства характеризуют следующие признаки:
· Возможность разбиения на подсистемы, объединенные общей целью функционирования
· Взаимодействие с внешней средой т.е. функционирование в условиях воздействия случайных и систематических факторов
· Сложные информационные связи между элементами и подсистемами
· Иерархическая структура
2. Микроэлектроника: этапы развития, основные понятия.
Микроэлектроника (МЭ) – напр-ние электроники, связанное с созданием приборов и устройств в миниатюрном исполнении с прим-нием групповой техн-гии их изгот-ния. Базируется на явлениях и эф-тах в тверд.теле, в 1-ую очередь, в п/п. Пр-пы МЭ широко прим-ся в изделиях квантовой, акусто-, криоэлектронике, СВЧ-технике.
МЭ возникла в нач.60-х гг.и получила быстрое развитие в связи с расширением областей применения электроники, повышением требований к функциональным и эксплуатационным хар-кам приборов. Электроника на дискретных ЭРЭ достигла предела: в технологии произошли революционные изменения и были созданы первые ИС. Важным отличием ИС от устройств на дискретных ЭРЭ явл. технология как определенная последовательность этапов группового формирования элементов многих ИС на общей подложке. Исторически 1-ми были гибридные ИС (ГИС), в кот. наряду с изготовленными в едином вакуумном цикле пассивными элементами использовались навесные полупроводниковые элементы. Основную долю соврем. ИС составляют полупроводниковыемикросхемы, кот. интенсивно развиваются в направлении увеличения степени интеграции, числа выполняемых функций, быстродействия, надежности. Для изделий МЭ характерны быстрые темпы разработки и освоения. Технология ИС базируется на последовательных достижениях физики твердого тела, химики, математики. Основой ТП явл. физико-химические методы получения и обработки спец. материалов. Большинство операций ТП отличаются локальностью и прецизионностью. Конфигурация элементов формируется с помощью микролитографии, которая обеспечивает точность в сотых долях микрометра. Базовой технологией полупроводниковых ИС явл. планарная технология.
Опто- и функциональная электроника.
Оптоэлектроника (ОЭ) – раздел электроники, охват-щий методы создания устройств, использ. эф-ты взаимодействия электромагнитных волн оптического диапазона с эл-тами в-ва для генерации, передачи, обработки и отображения инфо. Разделами ОЭ явл.: 1. фотоника –эф-ты и м-ды создания уст-в обраб-ки оптич.сигналов; 2. радиооптика –приложение принципов и методов радиофизики к оптике; 3. оптоника –создание электрических устр-в с оптич.связями, т.е.оптронных схем. ОЭ начало формир-ться как самостоят.наука после создания лазеров и излучающих диодов (в 60-х гг.). Осн.приборы и устр-ва:
1.источники когерентного и не когерентного излучения;
2.п/п и жидкокристал-кие индикаторы;
3.фотоприемники;
4.оптич.ЗУ;
5.эл-ты волоконно-оптич.линий связи;6.разл.оптич.среды.
Миниатюризация устр-в ОЭ основана на принципах и м-дах интегр.оптики, а ее развитие связано с достижениями в обл-ти квантов.и п/п электроники, ФТТ и оптики. Большинсво приборов работает в обл-ти видимых и ИК-волн, исп-ся эф-ты люминистенции, электро-, акусто- и магнитооптич.явлений. Преимущества ОЭ: 1.электр. нейтральность квантов (невосприимч-сть к внешн.электромагнит.полям, полная гальвонич.развязка в устр-вах с внутр.оптич.связями, возм-сть простран.и времен.модуляции). 2.высок. частота и малый коэф-т поглащения сигнала в оптич.средах (высок. емкость, быстродействие, плотность записи инфо).3.малая расходимость луча (передача сигнала в задан.точку с малыми потерями). Эти «+» наиб.хар-ны для ОЭ устр-в на когерентн. излучении. Мат-лами ОЭ явл.:1.излучающие, фоточувств.п/п;2.гомо- и гетероструктуры на их основе;3.электро-,акусто- и магнитооптич.мат-лы. У когерент.длины волн и фазы одинаковы, а у некогерент - длины одинаковы, а фазы не совпадают. Функцион.электроника(ФЭ) –раздел твердотельной электроники, исп-щий разл.физ.явления в тверд. средах д/интеграции разл.схемотехнич. функций в объеме одного твердого тела (функцион. интеграция) и создание электр. устройств с такой интеграцией. Если при схемотехн.интеграции ЭРЭ локализованы в разл. местах подложки и соед-ны м/д собой эл-тами связи, то при функцион.интеграции –ф-ции ЭРЭ реализ-ся процессами во всем объеме тела. При этом устран-ся трудности, связан.с форм-нием в кристалле множ-ва эл-тов и межсоединений. ФЭ ориентируется на волновые процессы и взаимодействие электромагнитн. полей с электронами и атомами в тверд.теле. Мат-лы ФЭ: 1. п/п; 2. магнитодиэл-ки; 3. пьезоэлектрики; 4. стр-ры на их основе. Хар-ными устр-вами ФЭ явл. приборы на: 1. акустич.волнах; 2. с зарядовой связью; 3. на волнах пространствен. заряда.
