하이브리드 집적 회로
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1. 개요
하이브리드 집적 회로(HIC)는 여러 부품을 기판 위에 상호 연결하여 제작하는 방식으로, 단일 웨이퍼에서 제작되는 모놀리식 IC와 구분된다. HIC는 대용량 커패시터, 권선 부품, 결정, 인덕터 등 모놀리식 IC에 포함될 수 없는 부품을 사용할 수 있으며, 후막 기술, 박막 기술, 저온 동시 소성 세라믹(LTCC) 기술 등 다양한 제조 기술이 활용된다. 특히 아날로그 신호 처리에 적합하며, 초기 디지털 컴퓨터에도 사용되었으나, 더 높은 성능을 제공하는 모놀리식 IC로 대체되었다. 과거 전화기에서 사용된 하이브리드 코일, 트랜지스터와 진공관을 함께 사용한 회로 등도 하이브리드 회로로 불렸다.
집적 회로는 현재 일반적으로 모놀리식 IC를 지칭하며, 하이브리드 집적 회로(HIC)와는 뚜렷이 구분된다.[8] HIC는 기판 위에 여러 부품을 상호 연결하여 제작되지만, 모놀리식 IC는 단일 웨이퍼에서 모든 부품이 한 번에 제작된 후 칩으로 잘라진다. 일부 하이브리드 회로는 멀티칩 모듈(MCM)처럼 모놀리식 IC를 포함하기도 한다.
초창기 전화에서 변압기와 저항기를 포함하는 별도의 모듈을 하이브리드 또는 하이브리드 코일이라고 불렀으며, 이는 반도체 집적 회로로 대체되었다.[1]
[1]
웹사이트
Tell me... Just what is a Hybrid Integrated Circuit?
https://www.escompon[...]
ES Components
2017-09-07
2. 하이브리드 집적 회로 (HIC)의 특징 및 제조 기술
하이브리드 회로는 에폭시로 캡슐화하거나, 군사 및 우주 항공 분야에서는 덮개를 패키지에 납땜하기도 한다. 하이브리드 회로는 모놀리식 IC와 마찬가지로 PCB의 부품 역할을 한다.
하이브리드 IC는 모놀리식 IC에 탑재할 수 없는 콘덴서, 코일, 인덕터 등을 탑재할 수 있다는 장점이 있다. 군사 및 우주 분야에서는 하이브리드 IC, 트랜지스터, 다이오드를 세라믹 기판이나 베릴륨 기판에 배치하고, 금 또는 알루미늄 배선으로 소자들의 패드를 기판과 접합한다.
저온 동시 소성 세라믹(LTCC) 기판 하이브리드와 같은 최신 기술은 기판 표면뿐만 아니라 다층 기판 내부에 부품을 내장하여 3차원 회로를 구현할 수 있다.
하이브리드 IC는 아날로그 신호 처리에 적합하며, 초기 디지털 컴퓨터에도 사용되었지만, 모놀리식 IC의 발전으로 대체되었다.
2. 1. 하이브리드 IC의 장점 및 응용 분야
집적 회로는 현재 일반적으로 모놀리식 IC를 지칭하며, 하이브리드 집적 회로(HIC)와는 구분된다. 하이브리드 IC는 기판 위에 여러 부품을 상호 연결하여 제작되지만, 모놀리식 IC는 단일 웨이퍼에서 모든 부품이 한 번에 제작된 후 칩으로 잘라진다.[8] 하이브리드 IC는 멀티칩 모듈(MCM)처럼 모놀리식 IC를 포함할 수도 있다.
하이브리드 IC는 에폭시 수지로 캡슐화되거나, 군사 및 우주 항공 분야에서는 덮개가 패키지에 납땜되기도 한다. 하이브리드 IC는 모놀리식 IC와 마찬가지로 PCB의 부품 역할을 하지만, 구성 및 제조 방식에서 차이가 있다. 하이브리드 IC는 모놀리식 IC에 포함될 수 없는 대용량 커패시터, 권선 부품, 결정, 인덕터 등을 사용할 수 있다는 장점이 있다.[9] 군사 및 우주 항공 분야에서는 다수의 집적 회로, 트랜지스터, 다이오드를 세라믹 또는 베릴륨 기판 위에 배치하고, 금 또는 알루미늄 와이어로 연결한다.
Thick film technology|후막 기술영어은 하이브리드 IC의 상호 연결 매체로 자주 사용된다. 스크린 인쇄된 후막 상호 연결은 박막보다 다양한 이점을 제공하지만, 특징 크기가 더 크고 증착된 저항의 허용 오차가 더 넓을 수 있다. 다층 후막은 스크린 인쇄된 절연체를 사용하여 층 간 연결을 필요한 곳에만 만들어 집적도를 높인다. 후막 기술은 저항 값을 자유롭게 선택할 수 있다는 장점이 있다. 평면 저항기도 스크린 인쇄되어 후막 배선 설계에 포함되며, 저항기의 조성과 치수를 통해 원하는 값을 얻을 수 있다. 최종 저항 값은 laser trimming|레이저 트리밍영어으로 조정할 수 있으며, 부품 실장 후 최종 테스트 전에 활성 레이저 트리밍을 통해 미세 조정할 수도 있다.
1960년대에는 박막 기술도 사용되었다. Ultra Electronics|울트라 일렉트로닉스영어는 실리카 유리 기판 위에 탄탈륨 필름을 스퍼터링하고 금 층을 증발시켜 회로를 제조했다. 포토레지스트 및 에칭 공정을 통해 납땜 호환 연결 패드와 저항 네트워크를 형성하고, LID(Leadless Inverted Devices) 형태의 커패시터와 반도체를 기판 아래쪽에서 선택적으로 가열하여 납땜했다. 완성된 회로는 디알릴프탈레이트 수지로 포팅되었다. 이 기술로 여러 맞춤형 수동형 네트워크가 제작되었으며, 일부는 콩코드 엔진 제어 장치에 사용된 것으로 알려져 있다.
저온 동시 소성 세라믹 (LTCC) 기판 하이브리드와 같은 최신 기술은 기판 표면뿐만 아니라 다층 기판 내부에 부품을 내장하여 3차원 회로를 구현할 수 있다.
하이브리드 IC는 특히 아날로그 신호 처리에 적합하며, 초기 디지털 컴퓨터에도 사용되었지만, 모놀리식 IC의 발전으로 대체되었다.
2. 2. 후막 기술 (Thick film technology)
Thick film technology영어은 하이브리드 집적 회로(IC)의 상호 연결 매체로 자주 사용된다. 스크린 인쇄를 이용한 후막 상호 연결은 박막 기술보다 다양한 장점을 제공하지만, 더 큰 크기와 증착된 저항의 더 넓은 허용 오차를 가질 수 있다. 다층 후막 기술은 스크린 인쇄된 절연체를 사용하여 층 간 연결이 필요한 곳에만 이루어지도록 하여 집적도를 더욱 향상시킨다.[9]
회로 설계자에게 후막 기술의 중요한 장점은 저항 값을 자유롭게 선택할 수 있다는 것이다. 평면 저항 역시 스크린 인쇄되어 후막 상호 연결 디자인에 포함된다. 저항의 조성과 치수를 조절하여 원하는 값을 얻을 수 있다. 최종 저항 값은 설계에 의해 결정되며, 레이저 트리밍을 통해 정밀하게 조정할 수 있다. 하이브리드 회로에 부품 실장이 완료된 후, 최종 테스트 전에 সক্রিয় 레이저 트리밍을 통해 미세 조정을 수행할 수도 있다.[9]
2. 3. 박막 기술 (Thin film technology)
1960년대에는 박막 기술도 채용되었다. Ultra Electronics|울트라 일렉트로닉스영어는 실리카 유리 기판을 사용하여 회로를 제조했다. 제조 방법은 다음과 같다. 스퍼터링으로 탄탈을 성막한 후 증착으로 금을 성막한다. 포토레지스트 도포 후 금층을 에칭하여 납땜용 접속 패드를 형성한다. 포토레지스트 도포와 에칭 과정에서 저항 회로망도 동시에 형성된다. 커패시터와 반도체는 LID(Leadless Inverted Devices, 리드선 없는 반전 장치) 형태로 기판 하부에서 선택적으로 가열하여 표면에 납땜했다. 완성된 회로는 디알릴프탈레이트 수지에 밀봉되었다. 이 기술을 통해 증폭기나 기타 특수 회로와 같은 독자적인 수동 회로망이 만들어졌다. 울트라 일렉트로닉스가 콩코드를 위해 제조한 엔진 컨트롤 유닛에는 수동 회로망이 사용된 것으로 생각된다.[8]
2. 4. 저온 동시 소성 세라믹 (LTCC) 기술
Low-temperature co-fired ceramic|저온 동시 소성 세라믹영어(LTCC) 기술을 사용한 하이브리드 집적 회로는 기판 표면에 부품을 배치하는 것 외에 다층 기판 내부에 부품을 내장하여 3차원 회로를 구현할 수 있다.
3. 기타 전자 하이브리드 부품
트랜지스터 초창기에는 '하이브리드 회로'라는 용어가 트랜지스터와 진공관을 모두 갖춘 회로를 설명하는 데 사용되었다.[2] 예를 들어, 전압 증폭에 트랜지스터를 사용하고 진공관 전력 출력단을 사용하는 오디오 증폭기는 적합한 전력 트랜지스터가 없었기 때문이다.[3] 이 용법과 장치는 구식이 되었지만, 진공관 프리앰프 단계를 고체 출력단과 결합하여 사용하는 증폭기는 여전히 생산되고 있으며, 이를 참조하여 하이브리드 증폭기라고 불린다.[4]
참조
[2]
웹사이트
Difference between Monolithic ICs and Hybrid ICs (integrated circuits)
http://www.polytechn[...]
Polytechnic Hub
2017-03-02
[3]
서적
Integrated Circuit Packaging, Assembly and Interconnections
Springer Science & Business Media
2007
[4]
서적
IBM's 360 and Early 370 Systems
https://books.google[...]
MIT Press
1991
[5]
웹사이트
Definition of hybrid microcircuit
https://www.pcmag.co[...]
[6]
서적
Invention of Integrated Circuits: Untold Important Facts
https://books.google[...]
World Scientific
2009
[7]
웹사이트
Tell me... Just what is a Hybrid Integrated Circuit?
https://www.escompon[...]
ES Components
2023-04-23
[8]
웹사이트
Difference between Monolithic ICs and Hybrid ICs (integrated circuits)
http://www.polytechn[...]
Polytechnic Hub
2023-04-23
[9]
서적
Integrated Circuit Packaging, Assembly and Interconnections
Springer Science & Business Media
2007
[10]
웹인용
Tell me... Just what is a Hybrid Integrated Circuit?
https://www.escompon[...]
ES Components
2017-09-07
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