Was ist eine monolithische integrierte Schaltung?
Eine monolithische integrierte Schaltung (IC) ist eine elektronische Schaltung, die auf einem einzelnen Halbleiterbasismaterial oder einem einzelnen Chip aufgebaut ist. Die Verwendung eines einzelnen Basismaterials ähnelt der Verwendung einer leeren Leinwand zum Erstellen eines Gemäldes. Die Oberfläche der anfangs neutralen Halbleiterbasis wird selektiv bearbeitet, um verschiedene Arten von aktiven Bauelementen wie Bipolar-Junction-Transistoren (BJTs) oder sogar Feldeffekttransistoren (FETs) zu erzeugen. Ein Transistor ist ein aktives Gerät mit drei Anschlüssen, mit dem der Stromfluss an den Hauptanschlüssen gesteuert werden kann.
Üblicherweise weist eine monolithische integrierte Schaltung einen einzelnen Basishalbleiter auf, der als Chip bezeichnet wird. Für jeden Verstärker-IC kann jeder Chip mehrere Transistoren aufweisen, die miteinander verbunden sind, um eine elektronische Schaltung zu erzeugen, die ein Signal mit niedrigem Pegel eingibt und eine vergrößerte Version ausgibt, einen als Verstärkung bezeichneten Prozess. Die quadratische Düse könnte auf jeder Seite 0,04 Zoll (1 mm) betragen. An dieser Stelle wird betont, dass die Miniaturisierung der Elektronik so ist, dass mehr als ein Dutzend Transistoren und passive Komponenten wie Widerstände und Kondensatoren auf eine Fläche von weniger als 0,002 Quadratzoll (1 Quadratmillimeter) passen.
Der Chip kann nicht alleine verwendet werden, da er mit der „Außenwelt“ verbunden werden muss. Eine Verbindung wird mit sehr kleinen Bonddrähten hergestellt, die in die Pads im Chip eingeschmolzen sind. Das andere Ende ist mit einer Leitung verschmolzen, die sich zur Außenseite eines IC-Gehäuses erstreckt. Bonddrähte können bis zu zwei Tausendstel Zoll klein sein und bestehen aus schmiedbaren Metallen wie Gold. Die gebräuchlichste Art, den Bonddraht mit dem Die-Pad zu verbinden, ist das Ultraschallbonden.
Beim Ultraschallbonden wird der Bonddraht mit einer Kraft in ein Die-Pad gedrückt, die den Draht zusammen mit einer seitlichen periodischen Verschiebung mit einer Geschwindigkeit von über 25.000 Zyklen pro Sekunde oder 25 Kilohertz (kHz) in das Pad drückt. Dies verhindert eine Beschädigung des Chips durch übermäßige Wärme, die bei anderen Verfahren zum Verbinden mit dem Chip erzeugt wird. Das andere Ende des Bonddrahtes wird auf die gleiche Weise mit dem Leiterrahmen verschmolzen. Der Leiterrahmen hält die Leiter, die von der Außenseite eines verpackten Chips zugänglich sind.
Die monolithische integrierte Schaltung ist eine sehr verbreitete Vorrichtung zur Herstellung integrierter Schaltungen. Darüber hinaus ist die monolithische integrierte Schaltung ein häufig verwendeter Chip oder Mikrochip für Mobiltelefone, Computer und digitale Geräte. Der Hybrid-IC kann eine oder mehrere monolithisch integrierte Schaltungen auf einer Leiterplatte (PCB) zusammen mit einem oder mehreren Widerständen, Kondensatoren, Induktoren und sogar anderen aktiven Vorrichtungen wie Transistoren verwenden.