Беседы о бионике

А какова надежность микромодулей? Инженеры могут гордиться: у современных микромодульных радиоэлектронных систем она в 60 раз выше, чем у ламповых устройств, и в 5 раз выше надежности приборов, собранных на полупроводниках. Практически это означает, что микромодульная радиоэлектронная аппаратура может безотказно проработать десяток лет, а затем раньше, чем она выйдет из строя, ее спишут, как морально устаревшую.

Микромодули получили широкое применение в устройствах для высокочастотной телефонии, а также в различных устройствах импульсной техники: в вычислительных машинах, коммутаторах и т. п. Особенно выгодно их применение в импульсной технике, например в радиолокационном оборудовании. Здесь в основном используются элементы, которым можно придать практически плоскую форму (сопротивления, конденсаторы, транзисторы, диоды), и отпадает необходимость в применении таких "объемных" деталей, как катушки индуктивности. При этом степень механизации и автоматизации производства аппаратуры резко повышается.

Но не успели создатели микромодулей закрепить за собой почетные титулы основоположников и зачинателей микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры, как ученые перешли к молекулярной электронике (молектронике). Важнейшей вехой на пути развития этого нового направления в конструировании и производстве электронной техники явились тонкопленочные схемы, или, как их часто называют, микросхемы.

Техника пленочных схем имеет много чрезвычайно важных достоинств. Она позволяет в значительно большей степени, нежели микромодули, микроминиатюризировать радиоэлектронные устройства и повысить их надежность. Другое замечательное свойство пленочной микроэлектроники — возможность создания микросхем в едином технологическом процессе.

Тонкопленочные схемы изготовляют в сверхчистой среде — специальном высоковакуумном агрегате, работающем при давлении порядка одной десятимиллионной доли атмосферы. Весь процесс основывается на термическом испарении различных материалов или их распылении при помощи ионной бомбардировки (для сопротивлений используется тантал, нихром, вольфрам и т. п., для изоляции — моноокись и двуокись кремния, сульфид цинка и некоторые сложные стекла, для диэлектрика конденсатора — моноокись кремния, фториды церия и др.; для проводников — алюминий, серебро, золото и др.) и последующем осаждении в виде тончайших пленок на нагретую до определенной температуры полированную подложку, изготовляемую обычно из керамики, стекла или ситалла.

Так путем последовательного напыления на подложку через маски (трафареты) тонких слоев различных материалов можно сформировать любой электронный блок, по своей структуре похожий на слоеный пирог. Один из слоев может содержать микросопротивления, несколько следующих — микроконденсаторы, определенные слои могут нести соединительные схемы и другие элементы. Количество слоев и возможность сочетания различных материалов целиком зависят от совершенства технологических методов и наших знаний физики тонких пленок. Сейчас уже можно создавать из различных материалов двадцатислойные пленочные структуры, обеспечивающие высокое быстродействие микросхем.

Ярким примером, иллюстрирующим возможности пленочной электроники, служит отечественный микроприемник "Микро", построенный по схеме прямого усиления, с автоматической регулировкой громкости. Он работает в двух диапазонах — на средних и на длинных волнах. Приемник изготовлен на основе сверхсовременной пленочной технологии. Размеры этого шести-транзисторного приемника — 42 X 28 X 6 мм, вес — 18 г. Приемник прикалывается к платью булавкой, как брошь. Да, он выглядит нарядной безделушкой — намного меньше спичечного коробка и тоньше многих наручных часов. Пленочная схема приемника напоминает абстрактную картинку размером с почтовую марку, замысловатый рисунок ее скрывает около 30 конденсаторов и сопротивлений и не один десяток соединительных проводов. Когда смотришь на это чудо микроэлектроники, невольно вспоминается лесковский тульский оружейник, сумевший подковать блоху. Кажется, ничего не может быть меньше, компактнее, миниатюрнее этого поистине ювелирного изделия, ничего не может быть совершеннее его. Но...