Co to jest monolityczny układ scalony?

Monolityczny układ scalony (IC) to obwód elektroniczny zbudowany na pojedynczym półprzewodnikowym materiale bazowym lub pojedynczym układzie scalonym. Użycie pojedynczego materiału podstawowego jest podobne do użycia pustego płótna do stworzenia obrazu. Powierzchnia początkowo neutralnej podstawy półprzewodnika zostanie selektywnie przetworzona w celu wytworzenia różnego rodzaju aktywnych urządzeń, takich jak bipolarne tranzystory złączowe (BJT), a nawet tranzystory polowe (FET). Tranzystor to trzy terminalne urządzenie aktywne, które pozwala kontrolować przepływ prądu na głównych zaciskach.

Zwykle monolityczny układ scalony ma półprzewodnik o pojedynczej podstawie, zwany matrycą. Dla każdego układu scalonego wzmacniacza każda matryca może mieć kilka tranzystorów połączonych ze sobą w celu utworzenia obwodu elektronicznego, który wprowadza sygnał niskiego poziomu i wysyła wersję skalowaną w górę, proces zwany wzmacnianiem. Kwadratowa matryca może mieć 0,04 cala (1 mm) z każdej strony. W tym miejscu podkreśla się, że miniaturyzacja elektroniki jest taka, że ​​więcej niż tuzin tranzystorów i pasywnych elementów, takich jak rezystory i kondensatory, może zmieścić się na powierzchni mniejszej niż 0,002 cala kwadratowego (1 mm kwadratowy).

Matryca nie może być używana sama, ponieważ musi być połączona ze „światem zewnętrznym”. Połączenie wykonuje się za pomocą bardzo małych drutów łączących wtopionych w podkładki w matrycy. Drugi koniec jest wtopiony w przewód, który wystaje na zewnątrz pakietu IC. Druty łączące mogą mieć wymiary zaledwie dwóch tysięcznych cala i są wykonane z ciągliwych metali, takich jak złoto. Najczęstszym sposobem połączenia drutu łączącego z matrycą jest połączenie ultradźwiękowe.

W wiązaniu ultradźwiękowym drut łączący jest wciskany w matrycę z siłą, która dociska drut do podkładki wraz z okresowym przesunięciem bocznym z prędkością powyżej 25 000 cykli na sekundę lub 25 kiloherców (kHz). Zapobiega to uszkodzeniu matrycy przez nadmierne ciepło wytwarzane w innych metodach wiązania z matrycą. Drugi koniec drutu łączącego jest przymocowany do ramy ołowianej przy użyciu tej samej procedury. Rama ołowiu zawiera przewody, które będą dostępne z zewnątrz zapakowanej matrycy.

Monolityczny układ scalony jest bardzo popularnym urządzeniem do produkcji układów scalonych. Ponadto monolityczny układ scalony jest powszechnie stosowanym układem scalonym lub mikroczipem do telefonów komórkowych, komputerów i urządzeń cyfrowych. Hybrydowy układ scalony może wykorzystywać jeden lub więcej monolitycznych układów scalonych na płytce drukowanej (PCB) wraz z jednym lub większą liczbą oporników, kondensatorów, cewek, a nawet innych aktywnych urządzeń, takich jak tranzystory.