Oosthoek Encyclopedie

Oosthoek's Uitgevers Mij. N.V (1916-1925)

Gepubliceerd op 27-06-2020

geïntegreerde schakeling

betekenis & definitie

(Eng.: integrated circuit, afk.: i.c.), elektronische schakeling die een aantal componenten (weerstanden, diodes en transistoren) bevat die op een enkel stukje halfgeleidend siliciumkristal (Si-kristal) is vervaardigd. De afmetingen van de componenten en de verbindingen daartussen zijn zeer gering (de grootte van transistoren is van de orde van 10 p.m x 10 p.m).

Daardoor kan de schakeling hoge frequenties verwerken. De levensduur van de schakeling is zeer groot, o.a. omdat soldeerverbindingen tussen de componenten onderling ontbreken en omdat ze grotendeels tot dezelfde vaste stof behoren. In sommige schakelingen worden tevens condensatoren vervaardigd, sporadisch ook zelfinducties. De geïntegreerde schakeling met een zeer uitgebreide toepassing kent twee toepassingsgebieden. De grootste groep is bedoeld voor zgn. logische schakelingen (digital circuits); deze worden in computers en daarmee verwante systemen toegepast. De herhalingsfrequenties van de spanningen kunnen tientallen megaherz bedragen, zodat snel werkende computers kunnen worden gebouwd. Het onderbrengen van zeer complexe schakelingen op één Si-kristal maakt de goedkope vervaardiging van de zgn. zakrekenmachine mogelijk.Vervaardiging. Bij de vervaardiging worden een aantal bewerkingen toegepast waaronder opdampen van metaallagen, de diffusie van speciale elementen in het Si-kristal om de gewenste halfgeleider eigenschappen te verkrijgen en het etsen van patronen op het oppervlak. Alvorens te etsen wordt het kristal op de niet weg te etsen plaatsen afgedekt door een beschermende dunne laag. Deze wordt verkregen door een lichtgevoelige laag (photoresistlaag) aan te brengen en deze vervolgens met een ultraviolette lamp via een masker, met het gewenste patroon, te belichten. Afhankelijk van het soort materiaal lost na behandeling met een oplosmiddel hetzij het onbelichte, ofwel het belichte gedeelte op (vergelijk ➝gedrukte bedrading). Er zijn een aantal stappen nodig om de schakeling te vervaardigen, voor de verschillende stadia worden steeds andere maskers toegepast.

Wanneer het patroon van de maskers ingewikkeld is en een grote nauwkeurigheid vereist is, geschiedt de vervaardiging van de maskers veelal met een door een computer gestuurde tekentafel. Fotografische verkleining in een of twee stappen geeft tenslotte het masker dat geschikt is om de kleine afbeelding op de photoresistlaag te verkrijgen.

In de praktijk wordt gebruik gemaakt van plakjes Si-kristal (chips genoemd) met een middellijn van enkele centimeters. Hierop kunnen vaak enkele honderden identieke schakelingen tegelijk vervaardigd worden, de belichtingen via de maskers worden dan evenzoveel malen op precies bepaalde plaatsen toegepast. Deze techniek vereist zeer stabiel en nauwkeurig werkende apparatuur; de grote aantallen echter die geproduceerd kunnen worden, houden de kostprijs per exemplaar laag. De montage geschiedt in relatief grote, meestal kunststof behuizingen (vaak ca. 1 cm x 2 cm), waarbij een aantal verbindingen tussen de schakeling en de externe ‘pootjes’ van de behuizing wordt gemaakt.

< >