Układy hybrydowe stanowią grupę miniaturowych układów elektronicznych, w których indywidualne podzespoły są montowane w system warstwowych połączeń elektrycznych (cienkich lub grubych) wykonanych na podłożu dielektrycznym. Najczęściej są to struktury warstwowe napylane na płytki szklane lub nadrukowywane specjalnymi pastami na płytki ceramiczne. łączenie systemem ścieżek przewodzących na wspólnym podłożu tranzystorów, diod lub odpowiednich układów scalonych oraz miniaturowych cewek i kondensatorów, których z różnych względów technicznych i ekonomicznych nie można wykonać w postaci warstwowej. System ścieżek przewodzących oraz rezystory wytwarza się techniką warstwową na odpowiednim podłożu dielektrycznym. Tą techniką wytwarza się niekiedy również kondensatory. Częściej jednak kondensatory są przyłączanymi elementami indywidualnymi. Jeżeli na podłożu system połączeń jest wykonany techniką cienkowarstwową (napylanie lub naparowywanie), to układ nazywa się hybrydowym cienkowarstwowym. Jako cienkie warstwy rozumie się w sensie technicznym struktury powstałe na podłożu przez napylanie lub naparowywanie, których grubość umownie nie przekracza 2 um. Podłoża: Układy hybrydowe cienkowarstwowe wytwarza się na podłożu które musi spełniać określone wymagania: gładka powierzchnia, zwarta budowa wewnętrzna, wytrzymałość mechaniczna, obojętność chemiczna, odpowiednia czystość chemiczna, zdolność odprowadzania ciepła, dobre właściwości dielektryczne - małymi stratami dielektrycznymi i małą przenikalnością elektryczną , dużą rezystywnością. Najczęściej na podłoża stosuje się szkło borowokrzemowe oraz tworzywa szklanokrystaliczne znane jako vitroceram lub pyroceram. Materiały na struktury warstwowe: Materiały tworzące struktury cienkowarstwowe wykorzystuje się w układach hybrydowych w wykonawstwie wielu elementów. Stosuje się je głównie na ścieżki łączące elementy dyskretne układu, na rezystory oraz pola kontaktowe, a niekiedy na elektrody kondensatorów. Materiały te powinny wykazywać: właściwą rezystancję, dobrą adhezję do podłoża, podatność na trawienie, podatność do łączenia z wyprowadzeniami. Na rezystory Stosuje się głównie Nichron i tantal. Na ścieżki przewodzące: stosuje się chrom, aluminium, miedź srebro, złoto i pallad. Chrom,aluminium i nichrom - odznaczają się dobrą przyczepnością do podłoża, Miedź, srebro, złoto i pallad - dobrą podatnością na lutowanie. Z tego powodu na obszary kontaktowe stosuje się struktury złożone z dwóch lub trzech warstw o różnych właściwościach. Kondensatory miniaturowe: mają obudowy przystosowane do montażu w układach hybrydowych, są one wykonane z ceramiki lub tworzywa sztucznego. Wyprowadzenia są w formie płaskich warstw nanoszonych na obudowę metodą metalizacji, Kontakty są usytuowane w jednej płaszczyźnie co ułatwia montaż. Elementy Indukcyjne: wytwarza się je na małych rdzeniach ferrytowych, pierścieniowych (toroidalnych) o średnicach rzędu kilki mm. Na rdzeniach tych nawinięte jest uzwojenie z izolowanego drutu miedzianego. Wraz z miniaturyzacją cewek osiągają one mniejszą indukcyjność i dobroć, stosowane w układach hybrydowych wielkiej częstotliwości. Proces wytwarzania cienkowarstwowych układów hybrydowych: projektowanie układu ( topologiczne) , przygotowanie podłoża, nakładanie warstw metalicznych lub rezystywnych, fotolitografia, montaż. Projektowanie Układu: rozpoczyna się od opracowania schematu elektrycznego układu i sprawdzenia koncepcji na modelu laboratoryjnym. Przygotowanie podłoża: polega na dokładnym oczyszczeniu jego powierzchni, Procedury oczyszczania sprowadzają się do następujących czynności : odtłuszczania i trawienia, płukania i suszenia, wypalania. Zamiast trawienia stosuje się niekiedy obróbkę wiązką elektronów lub promieniem laserowym. W tej nowoczesnej metodzie nie potrzebne są maski. Sterowanie zogniskowanym strumieniem energii następuje automatycznie wg opracowanego programu. Montaż i Hermetyzacja: są końcowymi operacjami w produkcji układów hybrydowych. Przed przystąpieniem do montażu należy sprawdzić, czy elementy są wykonane właściwie, zwłaszcza rezystory, które po procesie nanoszenia i fotolitografii nie zawsze uzyskują właściwe parametry. Podstawową operacją montażu jest lutowanie, mające na celu wbudowanie elementów dyskretnych do układu. Stosuje się luty niskotopliwe - cynowo-ołowiane oraz topniki pasywne. Miejsca przewidziane jako pola kontaktowe do połączeń lutowanych powinny być pokryte złotem. Lutowanie odbywa się w piecach lub na płytach grzejnych. Hermetyzację: zapewnia się dzięki stosowaniu obudów z tworzyw sztucznych lub ceramicznych lub przez zalanie zalewą hermetyzującą.
Materiały stosowane w układach hybrydowych grubowarstwowych dzieli się na materiały podłożowe-głównie ceramiczne, i pasty o właściwościach konduktywnych, rezystywnych, i dielektrycznych oraz pasty szkliwowe i lutownicze. Podłoża: muszą odznaczać się odpornością na wpływ wysokiej temperatury oraz spełniać wymagania wynikające z roli, jaką odgrywa podłoże. Do tego celu nadają się niemal wyłącznie materiały ceramiczne. W powszechnym zastosowaniu jest ceramika alundowa (podst. składnik to trójtlenek aluminium), berylowa ( podst. składnik to tlenek berylu) oraz steatytowa (3MgO · 4SiO2 · H2O + szpat polny). Podłoża wytwarza się w kształcie taśmy którą potem tnie się na płytki. Pasty: W zależności od przeznaczenia wyróżnia się pasty przewodzące, rezystywne, dielektryczne, szkliwowe, lutownicze oraz różnego rodzaju farby. Pasty dające warstwy przydatne do lutowania: są wykonane ze stopów pallad-srebro , pallad-złoto oraz palatyna-złoto. Pasty ze stopów cynowo-ołowiowych, oraz pasty ze złota i stopów o dużej zawartości złota nie są stosowane do lutowania. Warstwy rezystywne: produkuje się z proszków Pd-PdO-Ag ( mieszaniny związków palladu i srebra) oraz sproszkowanej fazy szklistej i organicznej cieczy. Warstwy dielektryczne: wytwarza się z past zawierających składniki ceramiczne. Mogą to być tlenki glinu Al2O3, berylu BeO lub tytanianu baru BaTiO3. Proces Wytwarzania grubowarstwowych układów hybrydowych dzieli się na etapy: opracowanie koncepcji układu, przygotowanie narzędzi, przygotowanie materiałów, czynności produkcyjne i kontrolne. Koncepcję układu grubowarstwowego opracowuje się na podstawie sprawdzonego w praktyce schematu elektrycznego. Przygotowanie Materiałów: przygotowanie past ma na celu ich ujednorodnienie. Pasty przechowywane przez dłuższy czas rozwarstwiają się, a rozcieńczalnik organiczny ulega odparowaniu. Należy zatem przed użyciem pasty starannie ją wymieszać. Czynności produkcyjne i kontrolne: drukowanie wzorów na sitodrukarce, suszenie i wypalanie, korygowanie rezystorów, montaż, obudowanie i hermetyzacja, kontrola końcowa. Drukowanie wzorów: odbywa się na sitodrukarce. Proces polega na przeciskaniu pasty o odpowiedniej lepkości przez niezamaskowane otwory sita. Przetłoczona pasta zatrzymuje się na podłożu, tworząc wzór odpowiadający zamierzonym kształtom elementów układu. Suszenie i wypalanie nadruku: Suszenie prowadzi się w suszarkach w temperaturze ok. 120*C i następnie wypalanie naniesionych warstw w piecach tunelowych przenośnikowych o ciągłym ruchu taśmy, w temp. 700-1000*C. Korekcja Rezystorów: znaczny rozrzut właściwości warstw jest spowodowany wieloma czynnikami technologicznymi dlatego rezystory muszą być korygowane. Wykonuje się to silnym strumieniem drobnego proszku ściernego wysypywanego pod znacznym ciśnieniem z maleńkiej dyszki. Montaż wyprowadzeń i elementów miniaturowych: po korekcji ścieżki przewodzące należy pokryć cyną. Warstwa lutowia cynowego może pokryć powierzchnię wszystkich ścieżek przewodzących i pól kontaktowych lub tylko wybrane pkt lutownicze. Pokrycie całego obszaru przewodzącego osiąga się przez zanurzenie całego podłoża w kąpieli lutowniczej. Po przygotowaniu podłoża do montażu układu należy do ścieżek przewodzących w pkt lutowniczych przyłączyć we właściwy sposób elementy których nie można było wytworzyć techniką warstwową: elementy półprzewodnikowe )tranzystory, diody, układy scalone), kondensatory, filtry ceramiczne, elementy indukcyjne, elementy rezystywne, których nie można było wykonać techniką warstwową. Przyłączanie tych elementów do pól kontaktowych można wykonać metodami lutowania lub spajania ( termokompresji i ultrakompresji). Prócz lutowania stosuje się również przyklejanie struktur pp do pól kontaktowych, stosuje się do tego kleje epoksydowe. Obudowywanie i Hermetyzacja: obudowywuje się je w celu ochrony przed wpływami narażeń środowiskowych oraz w celu ułatwienia eksploatacji i nadania całemu układowi estetycznych kształtów. Obudowy: metalowe, ceramiczne, szklane lub z tworzyw sztucznych. Stosuje się też obudowy złożone: metalowo-szkalne, metalowo-ceramiczne, ceramiczne z tworzywami sztucznymi. Kontrola techniczna i oznakowanie: odbywa się wg zasad przyjętych dla układów hybrydowych. Kontrolę montażu wykonuje się najpierw wizualnie , a nastepnie elektrycznie.