большая стабильность их параметров. Тонкие пленки устойчивы к воздействию ядерного излучения, так как для их изготовления можно использовать материалы с малой атомной массой.

Изготовление толстопленочных микросхем, осуществляемое нанесением слоев проводящих, изолирующих и резистивных паст толщиной 1-25 мкм методами трафаретной печати или литографии, требует меньших капитальных затрат, они дешевле в разработке, обладают большей механической прочностыю, влаго- и кор-розионноустойчивы, допускают большие электрические нагрузки, надежнее в работе. Толстопленочные схемы уступают тонкопленочным по допускам на номиналы и долговременной стабильности параметров элементов схем.

Межэлементные соединения и изоляция тонкопленочных схем.

Электрические соединения различных элементов микросхем осуществляют тонкопленочными проводниками. Материалы проводящих пленок должны иметь высокую электропроводимость, обладать хорошей адгезией к подложке. Для напыления проводников и контактных площадок используется алюминий, золото, никель, медь. Для улучшения адгезии токопроводящих материалов на подложки напыляют подслой хрома или нихрома.

В местах пересечения проводники в микросхеме изолируют тонкой пленкой диэлектрика. Пересечение эквивалентно конденсатору. Каждое пересечение в микросхеме должно иметь сопротивление проводников 0,8 Ом на 1 см длины и емкость не более 2 пФ. При выборе материалов межслойной изоляции и проводников учитывают их совместимость. Напри.адер, в "структурах металл- диэлектрик - полупроводник в месте пересечения проводников в электрическом поле возникает дрейф ионов, который разрушает проводники. Несовместимы также хром и оксид кремния, так как хром диффундирует в пленку оксида кремния и снижает электрическую прочность, т. е. пробивное напряжение.

§ 9.6. Функциональная классификация и характеристика ИМС

По функциональному назначению ИМС делят на линейные или аналоговые и цифровые.

Аналоговые микросхемы. Аналоговые ИМС предназначены в основном для линейного преобразования электрических сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Они используются в радиоэлектронной аппаратуре в качестве усилителей, генераторов синусоидальных колебаний, преобразователей и т. п..Аналоговым схемам присущи некоторые особенности, обусловленные спецификой технологии производства.

При разработке аналоговых ИМС стремятся обеспечить возможно большую их универсальность и многофункциональность. Это позволяет расширить область применения схем, увеличить

производство и снизить их стоимость. Для аналоговых ИМС характерно широкое использование транзисторных структур для выполнения не только активных, но и пассивных элементов. Это позволяет уменьшить количество технологических операций и упростить процесс их производства.

ИМС должны обладать низкой чувствительностью к разб1росу параметров входящих в них элементов, иметь возможность включать цепи обратной связи для коррекции характеристик или обеспечения избирательного усиления.

В аналоговых ИМС обычно применяют каскады с непосредст-вениыми связями. Применение каскадов с относительно большими разделительными и блокирующими емкостями конденсаторов ограничено, так как технологические циклы производства микросхем не позволяют получить конденсаторы большой емкости. Отказ от применения разделительных конденсаторов в ИМС усложняет установку и стабилизацию их режима по постоянному току Поэтому режим ИМС задают параметрическими способами (с помощью цепей, содержащих транзисторные структуры в диодном включении) или с помощью дифференциальных каскадов с глубокой обратной связью по. постоянному току. Для облегчения согласования каскадов в ИМС и отдельных микросхем друг с другом потенциалы входа и выхода в схемах выбирают близкими к потенциалу общей шины питания.

Оценку свойств микросхе<м ведут по совокупности функциональных параметров (коэффициент усиления по напряжению, входное и выходное сопротивления, максимальное выходное напряжение, частотный диапазон и т. д.). Помимо этого, важны параметры рабочего режима, схемы, определяющие условия правильного ее функционирования (напряжение питания, температурный диапазон, устойчивость к механическим нагрузкам, допустимые изменения давления, влажности и т. д.) и конструктивные данные (габариты, число и тип выводов, масса и др.).

Цифровые микросхемы. Цифровые ИМС предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной (прерывистой) функции. По функциональному назначению различают цифровые микросхемы логических элементов, триггерных систем, арифметических и дискретных устройств и др.

Большинство цифровых ИМС относят к потенциальным. Сигнал на их входе и выходе представляется высоким и низким уровнем напряжения. Эти значения сигнала обозначаются цифрами 1 и 0. Применительно к потенциальным схемам иногда говорят, что они управляются положительными или отрицательными импульсами. Это значит, что для изменения состояния ИМС необходимо на заданное время изменить уровень входного сигнала с О на 1 (положительный имиульс) или с 1 на О (отрицательный импульс).

Параметры. Свойства цифровых ИМС характеризуют системой статических и динамических электрических параметров.

Статические параметры харак.тёриэуютмикросхемы в статическом режиме. К ним относят:

напряжение источника питания {/и.ц,; входное fyV, f/вх и выходное С/°вых, вых напряжения логического О и логической 1; входной /°вх, /бх и выходной /оьк, /вых токи логического о и логической 1;

коэффициент объединения по входу Ко?:, определяющий число входов микросхем, по которым реализуется логическая функция;

коэффициент разветвления по выходу /С,,аз, определяющий число выходов микросхемы, т. е. нагрузок, которые можно одновременно подключить к выходу данной МС;

допустимое напряжение статической помехи Un, характеризующее помехоустойчивость ИМС, т. е. способность противостоять воздействию мешающего сигнала, длительность которого превышает время переключения ИМС; обычно оно определяется как разность выходного и входного напряжений, соответствующих уровню логической 1 или логического О, т. е. C/n=fBMx-f/вх; = Wsx-U°sux.

Средняя потребляемая мощность

Р„от.ср=(°от+;от)/2.

где Рпот, \ - потребляемая ИМС мощность в состоянии соответственно О и I /"пот 1 на выходе.

Средняя потребляемая мощность связана с быстродействием ИМС. В процессе переключения ИМС потребляет большую мощность, поэтому для микросхемы характерно увеличение потребляемой мощности с ростом частоты переключения.

Динамические параметры характеризуют свойства ИМС в режиме переключения. К ним относят временные параметры: i°- - время перехода из состояния логического О в состояние логической!; зд.р и V.p - соответственно время задержки распространения (передачи) сигнала при выключении и включении МС; t° - время перехода из состояния логической I в состояние логического 0; зд.р.ср - среднее время задержки распространения сигнала, являющееся усредненным параметром быстродействия и определяемое как полусумма задержек 4д.р.ср= (°зд.р+ + =Vp)/2.

К динамическим параметрам относят также динамическую помехоустойчивость к воздействию импульсных помех, длительность которых соизмерима со средним временем задержки передачи сигнала через ИМС. Она определяется амплитудой и длительностью импульса помехи. С увеличением длительности импульса помехи допустимая амплитуда помехи снижается до уровня максимального напряжения статической помехи.

К эксплуатационным параметрам относят: диапазон рабочих температур,"" допустимые механические нагрузки (вибрации, удары, линейные ускорения), допустимые изменения атмосферного давления, максимальную влажность и др. Они характеризуют работоспособность ИМС в условиях воздействия окружающей среды.