Τι είναι ένα μονολιθικό ολοκληρωμένο κύκλωμα;

Ένα μονολιθικό ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC) είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που είναι χτισμένο σε ένα μόνο υλικό βάσης ημιαγωγών ή ένα τσιπ. Η χρήση ενός μόνο βασικού υλικού είναι παρόμοια με τη χρήση ενός κενού καμβά για τη δημιουργία ενός πίνακα. Η επιφάνεια της αρχικά ουδέτερης βάσης ημιαγωγών θα υποβληθεί σε επιλεκτική επεξεργασία για την παραγωγή διαφόρων τύπων ενεργών συσκευών, όπως τρανζίστορ διπολικής σύνδεσης (BJT) ή ακόμη και τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (FET). Ένα τρανζίστορ είναι μια ενεργή συσκευή τριών ακροδεκτών που επιτρέπει τον έλεγχο της ροής ρεύματος στους κύριους ακροδέκτες.

Συνήθως, ένα μονολιθικό ολοκληρωμένο κύκλωμα έχει έναν ημιαγωγό μίας βάσης που αναφέρεται ως καλούπι. Για κάθε IC ενισχυτή, κάθε καλούπι μπορεί να έχει πολλά τρανζίστορ διασυνδεδεμένα για να δημιουργήσουν ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που εισάγει ένα σήμα χαμηλής στάθμης και εξάγει μια κλιμακούμενη έκδοση, μια διαδικασία που ονομάζεται ενίσχυση. Το τετράγωνο καλούπι θα μπορούσε να είναι 0.04 ίντσες (1 mm) σε κάθε πλευρά. Σε αυτό το σημείο, τονίζεται ότι η μικρογραφία των ηλεκτρονικών είναι τέτοια που πάνω από δώδεκα τρανζίστορ και παθητικά εξαρτήματα όπως αντιστάσεις και πυκνωτές μπορούν να ταιριάζουν σε μια περιοχή μικρότερη από 0.002 τετραγωνικές ίντσες (1 τετραγωνικό mm).

Το καλούπι δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο του, γιατί πρέπει να διασυνδεθεί με τον «έξω κόσμο». Γίνεται σύνδεση με πολύ μικρά καλώδια συγκόλλησης που συγχωνεύονται στα μαξιλαράκια της μήτρας. Το άλλο άκρο συγχωνεύεται σε ένα καλώδιο που θα εκτείνεται στο εξωτερικό ενός πακέτου IC. Τα σύρματα συγκόλλησης μπορεί να είναι τόσο μικρά όσο δύο χιλιοστά της ίντσας και είναι κατασκευασμένα από ελατά μέταλλα όπως ο χρυσός. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος σύνδεσης του καλωδίου συγκόλλησης με το μαξιλαράκι είναι η συγκόλληση με υπερήχους.

Στη συγκόλληση με υπερήχους, το σύρμα συγκόλλησης πιέζεται σε ένα μαξιλάρι μήτρας με μια δύναμη που πιέζει το σύρμα μέσα στο μαξιλάρι μαζί με μια πλευρική περιοδική μετατόπιση με ρυθμό πάνω από 25,000 κύκλους ανά δευτερόλεπτο ή 25 kilohertz (kHz). Αυτό αποτρέπει την καταστροφή της μήτρας με την υπερβολική θερμότητα που παράγεται σε άλλες μεθόδους συγκόλλησης στη μήτρα. Το άλλο άκρο του σύρματος συγκόλλησης συγκολλάται στο πλαίσιο μολύβδου χρησιμοποιώντας την ίδια διαδικασία. Το πλαίσιο του ηλεκτροδίου συγκρατεί τα καλώδια που θα είναι προσβάσιμα από το εξωτερικό μιας συσκευασμένης μήτρας.

Το μονολιθικό ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι μια πολύ κοινή συσκευή για την κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Επιπλέον, το μονολιθικό ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι ένα τσιπ ή μικροτσίπ που χρησιμοποιείται συνήθως για κινητά τηλέφωνα, υπολογιστές και ψηφιακές συσκευές. Το υβριδικό IC μπορεί να χρησιμοποιεί ένα ή περισσότερα μονολιθικά ολοκληρωμένα κυκλώματα σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) μαζί με μία ή περισσότερες αντιστάσεις, πυκνωτές, επαγωγείς και ακόμη και άλλες ενεργές συσκευές όπως τρανζίστορ.